Лауреат премии VinFuture не был отмечен за то, что опередил свое время

Работа по созданию литий-ионных аккумуляторов только что помогла профессору Стэнли Уиттингему получить главную премию VinFuture, однако на момент своего изобретения он не был хорошо принят, поскольку продукт был слишком новым.

Профессор Стэнли Уиттингем (82 года) из Университета Бингемтона, Университета штата Нью-Йорк, США, стал одним из четырех ученых, получивших Гран-при VinFuture стоимостью 3 миллиона долларов США (что эквивалентно 73 миллиардам донгов). Его изобретение создает устойчивую основу для зеленой энергетики посредством производства солнечных элементов и хранения энергии с помощью литий-ионных аккумуляторов.

Профессор Стэнли Уиттингем изобрел принцип работы литий-ионных аккумуляторов и определил роль ионов лития как эффективного носителя заряда. Его вклад имел решающее значение для разработки литий-ионных аккумуляторов, которые используются повсюду: от сотовых телефонов и ноутбуков до электромобилей.

До появления литий-ионных аккумуляторов в мире наиболее распространенными типами аккумуляторов были кислотные и щелочные. Ограничением этих аккумуляторов является низкая выходная мощность. Щелочные и никелевые батареи настолько токсичны, что сегодня их больше не используют в общественных местах. Хотя кислотные батареи менее токсичны, их переработка и повторное использование затруднены. Литий-ионные аккумуляторы имеют меньшую площадь, но вырабатывают в 5 раз больше энергии и на 99% пригодны для вторичной переработки, в этом и заключается их отличие.

Однако примерно в 1974 году Стэнли Уиттингем и его исследовательская группа создали первую версию литий-ионных аккумуляторов, способных хранить энергию. Однако «его не приняли хорошо, возможно, наш продукт появился на свет слишком рано, слишком опередив свое время», — сказал он и признался, что ему пришлось взять перерыв на 8–10 лет, потому что его «не заметили».

Он откровенно рассказал, что изначально этот тип батарей использовался в основном в черных ящиках и некоторых типах часов. Позднее некоторые крупные производители сочли эту технологию необходимой. Поскольку компания Sony обратилась к нему с предложением использовать эту технологию для интеграции в свои продукты, этот тип аккумуляторов стал более широко известен.

Президент Во Ван Туонг (слева) вручает награды четырем победителям Главной премии VinFuture 2023, профессору Стэнли Уиттингему (в центре). Фото: Джанг Хуэй — Президент Во Ван Туонг (слева) вручает награды четырем победителям Главной премии VinFuture 2023, профессору Стэнли Уиттингему (в центре). Фото: *Джанг Хуэй*

Его вкладом стало открытие того, что захват ионов лития между пластинами сульфида титана позволяет генерировать электричество, тем самым используя огромную энергию лития для освобождения его внешних электронов. Профессор Стэнли объясняет, что ключ к успеху в технологии аккумуляторов — это хранение энергии и быстрая зарядка. Это функция, которую хочет каждый. Механизм работы этой аккумуляторной технологии можно представить как сэндвич со слоями, в середине которого находится литиевое соединение. Когда требуется зарядить аккумулятор, литий выкачивается из него для зарядки, а затем возвращается в эти слои.

Он был пионером концепции интеркаляции электродов. Он также сосредоточился на улучшении структурной стабильности и количества циклов аккумуляторов путем применения многоэлектронных реакций интеркаляции для повышения их стабильности и емкости.

Первоначально исследовательская группа профессора состояла из 6–8 основных членов, а затем постепенно расширилась почти до 30 человек, включая коллег из числа физиков и материаловедов. Однако г-н Стэнли отметил, что путь исследований не всегда был гладким, и было время, когда исследования аккумуляторов перестали быть актуальной темой.

Однако теперь литий-ионные аккумуляторы применяются везде, где для работы требуются батареи: от телефонов, часов и компьютеров до транспортных средств, транспортных средств или крупных компаний, которые производят солнечную и ветровую энергию. «Мне следовало уйти на пенсию 20 лет назад, но я никогда не думал, что буду сидеть здесь сегодня и видеть все больше и больше электромобилей, использующих аккумуляторы, как VinFast с электромобилями, электробусами и электромотоциклами», — сказал он.

Стэнли Уиттингем. Фото: Фонд VinFuture — Стэнли Уиттингем. Фото: *Фуок Ван*

За работу по разработке первой литиевой батареи профессор Стэнли Уиттингем был удостоен Нобелевской премии по химии 2019 года, разделив награду с профессором Джоном Гуденафом (Техасский университет) и профессором Акирой Ёсино (Университет Мейдзё). По данным Нобелевского фонда, литий-ионные аккумуляторы произвели революцию в жизни человека с момента их появления на рынке в 1991 году, заложив основу для беспроводного общества, свободного от ископаемого топлива. Разработка литий-ионных аккумуляторов также сделала возможным появление электромобилей, а также способствовала развитию беспроводной связи.

Он пошутил, что у него больше нет времени проверять, являются ли литиевые батареи «героями, спасшими Землю» от экологических проблем. Сон рассказал, что на протяжении всей своей научной карьеры он интересовался вопросами устойчивого развития в области аккумуляторов и охраны окружающей среды. Независимо от того, как производятся батареи, они должны потреблять меньше энергии, а их транспортировка на тысячи миль из одной страны в другую также требует больших затрат энергии, поэтому он надеется, что регионы и страны смогут производить собственные литиевые батареи.

Отвечая на вопрос о литиевых батареях, в которых используются редкие металлы, запасы которых могут закончиться, профессор Стэнли Уиттингем сказал, что они стремятся избегать использования металлов, добываемых с использованием детского труда. Поскольку никель по-прежнему широко используется, фосфат имеет низкую плотность энергии, но он дешевле, поэтому его продвигают. Он также указал на тот факт, что при эффективном использовании полупроводников потребуется меньше батарей. «Десять лет назад, когда мы использовали компьютеры, мы часто видели, как они нагревались. Теперь мы редко видим это явление, потому что полупроводники в компьютерах работают гораздо эффективнее», — сказал он.

В настоящее время Стэнли Уиттингем является профессором Бингемтонского университета, где он работает с 1988 года. Исследовательская группа, с которой он работает, состоит из старших ученых, а также ищет молодых исследователей, с которыми он надеется наладить связи. Во время своего третьего визита во Вьетнам он дал молодым ученым два совета: всегда исследуйте то, что вас интересует и увлекает, и не зацикливайтесь слишком сильно на деньгах. Во-вторых, вам нужно быть готовым инвестировать в сложные области, иметь менталитет, терпимый к риску, и не быть слишком консервативным.

Нху Куинх

Ссылка на источник