Hình ảnh: Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển

Ba nhà khoa học đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra kho dự trữ năng lượng dựa trên lithium-ion là công nghệ có mặt khắp nơi ngày nay đã được trao giải thưởng Nobel về hóa học 2019.

Pin lithium-ion được sử dụng trong nhiều loại thiết bị – từ cảm biến nhỏ đến điện thoại di động và máy tính xách tay, cho đến pin mặt trời và xe điện.

Một trong những hệ thống pin lithium-ion hoạt động lớn nhất trên thế giới nằm ngay tại Úc. Khu bảo tồn năng lượng Hornsdale ở Nam Úc, thường được gọi là Pin lớn Tesla, cung cấp công suất cực đại lên tới 100 MW và có công suất 129 MWh.

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã trao giải thưởng Nobel về hóa học 2019 cho M. Stanley Whmitham, John B. Goodenough và Akira Yoshino vì vai trò của họ trong việc biến tất cả những điều này xảy ra.

Vào những năm 1970, M. Stanley Whmitham đã nghiên cứu tiềm năng của chất siêu dẫn khi ông tạo ra một cực âm titan disulphide sáng tạo trong một pin lithium có thể chứa các ion lithium. Tuy nhiên, trong khi pin có khả năng 2 volt, cực dương của nó được chế tạo một phần từ lithium kim loại – thứ không ổn định và dễ nổ.

Năm 1980, John Goodenough đã chứng minh rằng sử dụng oxit coban thay vì titan disulphide có thể tạo ra tới bốn volt.

Dựa trên công việc catốt của Goodenough, Akira Yoshino đã sử dụng vật liệu carbon thay vì lithium phản ứng ở cực dương, sản xuất pin lithium-ion thương mại đầu tiên vào năm 1985. Nhưng sẽ không đến đầu thập kỷ sau khi pin lithium-ion đạt thời gian chính. Phần còn lại, như họ nói, là lịch sử.

Pin lithium-ion của thế giới đã cách mạng hóa cuộc sống của chúng tôi kể từ khi chúng lần đầu tiên gia nhập thị trường vào năm 1991, Học viện nói. Họ đã đặt nền tảng của một xã hội không dây, không có nhiên liệu hóa thạch và là lợi ích lớn nhất cho loài người.

Goodenough, LiFePO4 và Pin thủy tinh

Ở tuổi 97, John Goodenough là người già nhất để được trao giải thưởng Nobel. Kể từ khi làm việc ban đầu, ông đã tiếp tục nghiên cứu lưu trữ năng lượng – và ngay trong những năm chín mươi của mình.

Một trong những đóng góp khác của ông là phát triển pin lithium iron phosphate (LiFePO4). LiFePO4 lần đầu tiên được mô tả trong tài liệu xuất bản bởi nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Texas vào năm 1996. LiFePO4 hiện là loại công nghệ pin lithium-ion an toàn nhất.

Trong những năm gần đây, anh ấy đã hỗ trợ phát triển một đội tàupin thủy tinhMùi, một thiết bị lưu trữ năng lượng trạng thái rắn sử dụng chất điện phân thủy tinh.

Goodenough và nhóm của ông tin rằng công nghệ này sẽ an toàn hơn, thời gian sạc ngắn hơn và đạt được mật độ năng lượng cao hơn nhiều lần so với pin lithium-ion hiện tại; mặc dù khả năng tồn tại của công nghệ đã gặp phải một số hoài nghi.