کار بر روی ساخت باتری‌های لیتیوم-یونی به پروفسور استنلی ویتینگهام کمک کرد تا جایزه اصلی VinFuture را دریافت کند، اما در زمان اختراعش، به دلیل جدید بودن محصول، مورد استقبال خوبی قرار نگرفت.
پروفسور استنلی ویتینگهام (۸۲ ساله)، از دانشگاه بینگهمتون، دانشگاه ایالتی نیویورک، ایالات متحده، یکی از چهار دانشمندی است که جایزه بزرگ VinFuture به ارزش ۳ میلیون دلار آمریکا (معادل ۷۳ میلیارد دونگ ویتنام) را دریافت کرده است. اختراع او پایه و اساس پایداری برای انرژی سبز از طریق تولید سلول‌های خورشیدی و ذخیره‌سازی با باتری‌های لیتیوم-یونی ایجاد می‌کند.
پروفسور استنلی ویتینگهام اصل کار باتری لیتیوم-یون را اختراع کرد و نقش یون‌های لیتیوم را به عنوان یک حامل بار کارآمد تثبیت کرد. سهم او در توسعه باتری‌های لیتیوم-یون که در همه چیز از تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها گرفته تا خودروهای برقی استفاده می‌شوند، بسیار مهم بود.
قبل از ظهور باتری‌های لیتیوم-یونی، دو نوع رایج باتری در جهان، باتری‌های اسیدی و قلیایی بودند. عیب این باتری‌ها، خروجی انرژی پایین آنهاست. باتری‌های قلیایی و نیکلی بسیار سمی هستند، تا جایی که امروزه دیگر در فضاهای عمومی استفاده نمی‌شوند. در حالی که باتری‌های اسیدی سمیت کمتری دارند، بازیافت و استفاده مجدد از آنها دشوار است. باتری‌های لیتیوم-یونی مساحت کمتری دارند اما 5 برابر انرژی بیشتری ارائه می‌دهند و 99٪ قابل بازیافت هستند که این تفاوت آنهاست.
با این حال، حدود سال ۱۹۷۴، استنلی ویتینگهام و تیم تحقیقاتی‌اش اولین نسخه از باتری‌های لیتیوم-یونی را که قادر به ذخیره انرژی بودند، ساختند. با این حال، او گفت: «این باتری‌ها با استقبال خوبی مواجه نشدند، شاید محصول ما خیلی زود و خیلی جلوتر از زمان خود تولید شده بود.» او فاش کرد که مجبور شد ۸ تا ۱۰ سال استراحت کند زیرا «مورد توجه قرار نگرفت».
او رک و راست گفت که در ابتدا این نوع باتری عمدتاً در جعبه‌های سیاه و برخی از انواع ساعت‌ها استفاده می‌شد. بعدها، برخی از تولیدکنندگان بزرگ متوجه شدند که این یک فناوری ضروری است. به عنوان مثال، سونی می‌خواست از این فناوری برای ادغام آن در محصولات خود استفاده کند و به سراغ او آمد، از آن زمان این نوع باتری بیشتر شناخته شده است.
رئیس جمهور وو ون تونگ (چپ) جوایزی را به چهار برنده جایزه VinFuture 2023، پروفسور استنلی ویتینگهام (وسط)، اهدا می‌کند. عکس: جیانگ هوی
سهم او در این کشف، تولید برق با نگه داشتن یون‌های لیتیوم بین صفحات سولفید تیتانیوم بود، که در نتیجه از انرژی عظیم لیتیوم برای آزادسازی الکترون‌های لایه بیرونی بهره می‌برد. پروفسور استنلی توضیح داد که نکته مهم در مورد فناوری باتری این است که می‌تواند انرژی را ذخیره کرده و به سرعت شارژ شود. این ویژگی‌ای است که همه می‌خواهند. مکانیسم این فناوری باتری به سادگی مانند یک ساندویچ با لایه‌ها است که در وسط آن یک ترکیب لیتیوم قرار دارد، وقتی می‌خواهید آن را شارژ کنید، لیتیوم را برای شارژ بیرون می‌کشید، سپس آن را به داخل آن لایه‌ها فشار می‌دهید.
او پیشگام مفهوم جایگذاری الکترود بود. او همچنین بر بهبود پایداری ساختاری و ظرفیت چرخه‌ای باتری‌ها، از طریق به‌کارگیری واکنش‌های جایگذاری چند الکترونی برای افزایش پایداری و ظرفیت آنها، تمرکز داشت.
از ۶-۸ عضو اصلی اولیه، گروه تحقیقاتی پروفسور به تدریج به نزدیک به ۳۰ نفر گسترش یافت، از جمله همکارانی از فیزیکدانان و دانشمندان مواد. با این حال، آقای استنلی گفت که مسیر تحقیق همیشه هموار نبوده است، زمانی بود که تحقیقات باتری دیگر موضوع داغی نبود.
اما اکنون، باتری‌های لیتیوم-یونی در هر چیزی که برای کار به باتری نیاز دارد، از تلفن‌ها، ساعت‌ها یا رایانه‌ها گرفته تا وسایل نقلیه، خودروها یا شرکت‌های بزرگ‌تری که انرژی خورشیدی و بادی تولید می‌کنند، به کار گرفته شده‌اند. او گفت: «من باید ۲۰ سال پیش بازنشسته می‌شدم، اما انتظار نداشتم امروز اینجا نشسته باشم و ببینم که وسایل نقلیه الکتریکی بیشتری از باتری استفاده می‌کنند، مانند VinFast با اتومبیل‌های برقی، اتوبوس‌های برقی، موتورسیکلت‌های برقی.»
استنلی ویتینگهام عکس: Phuoc Van
پروفسور استنلی ویتینگهام به خاطر تلاش‌هایش در توسعه اولین باتری لیتیومی، جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۱۹ را به طور مشترک با پروفسور جان گودیناف (دانشگاه تگزاس) و پروفسور آکیرا یوشینو (دانشگاه میجو) دریافت کرد. طبق اعلام بنیاد نوبل، باتری‌های لیتیوم-یونی از زمان ورود به بازار در سال ۱۹۹۱، زندگی بشر را متحول کرده و پایه‌های جامعه‌ای بی‌سیم و عاری از سوخت فسیلی را بنا نهاده‌اند. توسعه باتری‌های لیتیوم-یونی همچنین امکان ساخت خودروهای الکتریکی را فراهم کرده و توسعه ارتباطات بی‌سیم را ارتقا داده است.
او به شوخی گفت که دیگر وقت کافی برای آزمایش این موضوع ندارد که آیا باتری‌های لیتیومی «قهرمان نجات زمین» در مواجهه با مشکلات زیست‌محیطی هستند یا خیر. سونگ گفت که در طول دوران علمی خود به پایداری در زمینه‌های باتری و محیط زیست علاقه‌مند بوده است. باتری‌ها باید با انرژی کمتری تولید شوند و حمل آنها از هزاران مایل از یک کشور به کشور دیگر نیز انرژی زیادی مصرف می‌کند، بنابراین او امیدوار بود که مناطق و کشورها بتوانند باتری‌های لیتیومی خود را تولید کنند.
وقتی از پروفسور استنلی ویتینگهام در مورد باتری‌های لیتیومی که از فلزات کمیاب زیادی استفاده می‌کنند که ممکن است تمام شوند، سوال شد، او گفت که هدف آنها جلوگیری از استفاده از فلزاتی است که برای استخراج به کار کودکان نیاز دارند. نیکل هنوز به طور گسترده استفاده می‌شود، فسفات چگالی انرژی پایینی دارد اما ارزان‌تر است، بنابراین آنها بر ترویج آن تمرکز دارند. او همچنین به این واقعیت اشاره کرد که اگر از نیمه‌هادی‌ها به طور مؤثر استفاده شود، به باتری‌های کمتری نیاز خواهد بود. او گفت: «۱۰ سال پیش که از کامپیوتر استفاده می‌کردیم، اغلب شاهد گرم شدن دستگاه بودیم، اکنون به ندرت این پدیده را می‌بینیم زیرا نیمه‌هادی‌ها در کامپیوترها بسیار کارآمدتر عمل می‌کنند.»
استنلی ویتینگهام از سال ۱۹۸۸ که به دانشگاه بینگهمتون پیوسته، در حال حاضر استاد این دانشگاه است. گروه تحقیقاتی که او در آن کار می‌کند، دانشمندان ارشدی دارد و همچنین به دنبال محققان جوانی است که او امیدوار است با آنها ارتباط برقرار کند. او در سومین سفر خود به ویتنام، دو توصیه به دانشمندان جوان داشت، از جمله اینکه همیشه در مورد مسائلی که به آنها علاقه دارید و آنها را هیجان‌زده می‌کند، تحقیق کنید، بیش از حد روی پول تمرکز نکنید. دوم، باید مایل به سرمایه‌گذاری در زمینه‌های دشوار باشید، با ذهنیتی ریسک‌پذیر، بیش از حد محافظه‌کار نباشید.
نهو کوین
لینک منبع
نظر (0)