Nhật Bản góp mặt trong giải Nobel Hóa học 2019 nhờ công trình nghiên cứu pin lithium-ion

Ông Akira Yoshino nói chuyện với các phóng viên ở Tokyo sau khi giành được giải thưởng Nobel về Hóa học vào ngày 9/10. Ảnh: Nikkei Asian Review

Năm nay, giải thưởng Nobel về hóa học đã được trao cho nhà nghiên cứu người Nhật Bản Akira Yoshino và hai nhà nghiên cứu người Mỹ John B. Goodenough và M. Stanley Whittingham vì những công lao của họ trong việc phát triển pin lithium-ion, giúp tạo ra một “thế giới có thể sạc lại”, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển cho biết vào hôm thứ Tư ngày 9/10.

(Từ trái sang phải) John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham and Akira Yoshino. Ảnh: The Guardian

Công nghệ đang giúp con người tạo ra những loại pin nhỏ hơn nhưng mạnh mẽ hơn. Pin lithium-ion hay còn gọi là pin li-ti, là một loại pin có trọng lượng nhẹ nhưng có khả năng giữ được điện lâu hơn những loại pin thông thường khác. Những loại pin này đã trở thành một phần quan trọng trong các phát minh hiện đại, bao gồm điện thoại thông minh và xe điện, trở thành chìa khóa để mở rộng việc sử dụng năng lượng tái tạo.

Nhà khoa học Yoshino, 71 tuổi đã trở thành người Nhật Bản đạt giải Nobel được tổ chức lần thứ 28, sau nhà nghiên cứu Tasuku Honjo đến từ Đại học Kyoto, người đã đạt giải Nobel về y học vào năm ngoái nhờ công trình điều trị ngăn chặn bệnh ung thư của ông.

“Nếu như không nỗ lực hết mình, bạn sẽ không thể tạo ra được bất cứ điều gì mới mẻ”, ông Yoshino chia sẻ với tờ Nikkei. “Làm việc chăm chỉ và chịu khó học hỏi, bạn có thể tạo ra những điều phi thường!”, ông nhấn mạnh.

Yoshino là người Nhật thứ tám đạt giải Nobel Hóa học. Trước đó, vào năm 2010, hai nhà khoa học Ei-ichi Negishi và Akira Suzuki cũng đã vinh dự được nhận giải thưởng cao quý này. Ông Yoshino hiện đang cộng tác tại công ty hóa học Nhật Bản có tên Asahi Kasei.

“Tôi rất vui mừng vì đạt được giải thưởng nhờ pin lithium-ion. Có rất nhiều nhà nghiên cứu trẻ đang nỗ lực hết mình trên nhiều lĩnh vực khác nhau”, ông Yoshino nói với các phóng viên vào hôm thứ Tư.

Whittingham, một giáo sư nổi tiếng tại Đại học Binghamton ở New York là người đầu tiên phát triển một số chức năng của pin lithium-ion vào đầu những năm 1970. Sau này, giáo sư Goodenough hiện đang làm việc tại Đại học Texas ở Austin đã tăng gấp đôi năng lượng của thiết kế này bằng cách dùng một cực âm làm từ axit coban với các ion lithium. Ông đã công bố sáng kiến này vào năm 1980.

Dựa trên những nền tảng này, Yoshino đã tạo ra một nguyên mẫu đầu tiên có khả năng thương mại hóa. Ông đã thay thế cực dương chưa kim loại lithium dễ cháy của Whittingham bằng các ion lithium từ “than cốc dầu mỏ”, một sản phẩm phụ giống như than của quá trình lọc dầu.

Sau khi phát triển các cầu trúc cơ bản cho pin, bao gồm một bộ phân tách để giữ cho cực âm và cực dương không tiếp xúc với đoản mạch, Yoshino đã xin cấp bằng sáng chế vào năm 1985.

Pin Lithium-ion đã được thương mại hóa vào năm 1991 bởi Sony, từ đó, chúng đã mở ra một thời đại công nghệ mới, cung cấp năng lượng mạnh mẽ cho các thiết bị điện tử phổ biến ngày nay như máy tính xách tay hay điện thoại di động.

Các loại pin này đã trở thành chìa khóa cho ngành viễn thông hiện đại cùng với sự phát triển của internet. Chúng cho phép các thiết bị truy cập vào mạng không dây ngay cả khi thiếu một cơ sở hạ tầng hiện đại.

Cộng nghệ này cũng tạo đà cho một cuộc cách mạng trong ngành công nghiệp ô tô với sự phát triển của xe điện và xe hybrid (thường được gọi là xe lai hay xe lai điện, là loại xe sử dụng hai nguồn động lực: động cơ đốt trong và động cơ điện). Nhu cầu trên toàn cầu về các phương tiện này đang ngày một tăng lên đặc biệt ở các quốc gia có yêu cầu ngặt nghèo về các quy định liên quan đến bảo vệ môi trường.

Khi hiệu suất của những loại pin này được cải thiện, chúng có khả năng sẽ “áp đảo” các những nguồn năng lượng “không ổn định”, trong đó, có pin năng lượng mặt trời. Trong tương lai, pin lithium-ion sẽ trở thành động lực để mở rộng việc sử dụng các năng lượng tái tạo hơn.

Nhật Bản hiện đang dẫn đầu trên thị trường pin lithium-ion với việc Panasonic là nhà sản xuất pin lithium-ion hàng đầu cùng Asahi Kasei và Toray là hai nhà cung cấp nguyên liệu chính.

Sau một phần tư thế kỷ được tung ra thị trường, pin lithium-ion hiện vẫn đang giữ vị trí thống trị bởi hiện nay, vẫn chưa có thiết kế nào tốt hơn có thể thay thế được chúng. Nhu cầu về pin vẫn tiếp tục tăng. Fuji Keizai, một công ty nghiên cứu của Nhật Bản cho biết nhu cầu về pin lithium-ion trên thị trường sẽ tăng hơn 130% so với năm 2017 lên 7,39 nghìn tỷ yên (69 tỷ USD) vào năm 2022.

Lễ trao giải Nobel 2019 sẽ được tổ chức vào ngày 10 tháng 12 tại Stockholm. Giải thưởng Nobel Hóa học trị giá 9 triệu krona Thụy Điển (907.000 USD) sẽ được chia cho ba nhà khoa học.

Theo Nikkei Asian Review