Chuyên mục
Hóa học và đời sống

Nobel hoá học 2019: Sự phát triển của pin lithium-ion

Giải thưởng Nobel về hóa học 2019 trao giải cho sự phát triển của pin lithium-ion. Pin nhẹ, có thể sạc lại và mạnh mẽ này hiện được sử dụng trong mọi thứ, từ điện thoại di động đến máy tính xách tay và xe điện. Nó cũng có thể lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể từ năng lượng mặt trời và năng lượng gió, tạo nên một xã hội không có nhiên liệu hóa thạch.

Pin lithium-ion được sử dụng trên toàn cầu để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử cầm tay mà chúng ta sử dụng để liên lạc, làm việc, học tập, nghe nhạc và tìm kiếm kiến ​​thức. Pin lithiumion cũng đã cho phép phát triển ô tô điện tầm xa và lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió.

Nền tảng của pin lithium-ion đã được đặt ra trong cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970. Stanley Whmitham đã nghiên cứu phát triển các phương pháp có thể dẫn đến các công nghệ năng lượng không có nhiên liệu hóa thạch. Ông bắt đầu nghiên cứu các chất siêu dẫn và phát hiện ra một vật liệu cực kỳ giàu năng lượng, thứ mà ông đã sử dụng để tạo ra một cực âm sáng tạo trong pin lithium. Điều này được tạo ra từ titan disulphide, ở cấp độ phân tử, có không gian có thể chứa các ion – xen kẽ – lithium.

Cực dương của pin được chế tạo một phần từ lithium kim loại, có một ổ đĩa mạnh để giải phóng electron. Điều này dẫn đến một loại pin thực sự có tiềm năng lớn, chỉ hơn hai volt. Tuy nhiên, lithium kim loại là hoạt tính làm cho pin dễ nổ và không thể tồn tại.

John Goodenough dự đoán rằng cực âm sẽ có tiềm năng lớn hơn nữa, nếu nó được tạo ra bằng cách sử dụng oxit kim loại thay vì sunfua kim loại. Sau khi tìm kiếm một cách có hệ thống, năm 1980, ông đã chứng minh rằng oxit coban với các ion lithium xen kẽ có thể tạo ra công suất lên đến bốn volt. Đây là một bước đột phá quan trọng và sẽ dẫn đến pin mạnh hơn nhiều.

Với cơ sở là cực âm của Goodenough, Akira Yoshino đã tạo ra pin lithium-ion thương mại đầu tiên vào năm 1985. Thay vì sử dụng lithium phản ứng ở cực dương, ông đã sử dụng than cốc dầu mỏ, một vật liệu carbon, như oxit coban của catốt, có thể xen kẽ các ion lithium .

Kết quả là một pin cứng, nhẹ có thể được sạc hàng trăm lần trước khi hiệu suất của nó bị giảm sút. Ưu điểm của pin lithium-ion là chúng không dựa trên các phản ứng hóa học phá vỡ các điện cực, mà dựa trên các ion lithium chảy qua lại giữa cực dương và cực âm.

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

Theo Nobelprize.org.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *