VinFuture, lauréat du prix principal, n'a pas été bien accueilli au départ, car jugé trop avant-gardiste.

Les travaux du professeur Stanley Whittingham sur la création de batteries lithium-ion lui ont récemment valu le premier prix du salon VinFuture, mais à l'époque de son invention, son produit n'avait pas été bien accueilli car il était trop novateur.

Le professeur Stanley Wittingham (82 ans), de l'université de Binghamton, State University of New York, USA, est l'un des quatre scientifiques à recevoir le Grand Prix VinFuture, d'une valeur de 3 millions de dollars (équivalent à 73 milliards de VND), pour son invention qui crée une base durable pour l'énergie verte grâce à la production de cellules solaires et au stockage à l'aide de batteries lithium-ion.

Le professeur Stanley Wittingham a inventé le principe de fonctionnement des batteries lithium-ion et a identifié le rôle des ions lithium comme porteurs de charge efficaces. Ses travaux ont été essentiels au développement de ces batteries, utilisées dans de nombreux appareils, des téléphones portables et ordinateurs portables aux véhicules électriques.

Avant l'avènement des batteries lithium-ion, les deux types de batteries les plus répandus au monde étaient les batteries à électrolyte acide et les batteries alcalines. Leur principal inconvénient résidait dans leur faible capacité énergétique. Les batteries alcalines et au nickel étaient extrêmement toxiques, au point d'être proscrites dans les lieux publics. Si les batteries à électrolyte acide étaient moins toxiques, leur recyclage et leur réutilisation étaient complexes. Les batteries lithium-ion, quant à elles, sont plus compactes, offrent une capacité énergétique cinq fois supérieure et sont recyclables à 99 % – un avantage majeur.

Cependant, vers 1974, Stanley Wittingham et son équipe de recherche créèrent la première version d'une batterie lithium-ion capable de stocker de l'énergie. Mais « elle ne fut pas bien accueillie ; peut-être notre produit était-il trop novateur, trop en avance sur son temps », raconta-t-il, ajoutant qu'il avait interrompu ses recherches pendant 8 à 10 ans, faute d'intérêt.

Il a expliqué franchement qu'au départ, ce type de batterie était principalement utilisé dans les boîtiers électroniques et certains types de montres. Plus tard, de grands fabricants ont reconnu son intérêt technologique. Sony, par exemple, souhaitait l'intégrer à ses produits et l'a contacté ; depuis, ce type de batterie s'est largement répandu.

Le président Vo Van Thuong (à gauche) remet les prix aux quatre lauréats du Grand Prix VinFuture 2023, dont le professeur Stanley Whittingham (au centre). Photo : Giang Huy

Sa contribution a été la découverte que le maintien d'ions lithium entre des plaques de sulfure de titane permettait de générer de l'électricité, exploitant ainsi l'énorme énergie du lithium pour libérer des électrons de la couche externe. Le professeur Stanley a expliqué que la clé de la technologie des batteries réside dans leur capacité à stocker l'énergie et à se recharger rapidement. C'est une caractéristique recherchée par tous. Le mécanisme de cette technologie peut être simplement comparé à un sandwich composé de plusieurs couches, avec un composé de lithium au centre. Lorsque la recharge est nécessaire, le lithium est extrait pour se recharger, puis réinséré dans ces couches.

Il a été un pionnier dans la recherche sur le concept d'entrelacement d'électrodes. Il s'est également attaché à améliorer la stabilité structurelle et le nombre de cycles des batteries, grâce à l'application de réactions d'entrelacement multi-électroniques visant à accroître leur stabilité et leur capacité.

D'un noyau initial de 6 à 8 membres, l'équipe de recherche du professeur s'est progressivement agrandie pour atteindre près de 30 personnes, incluant des collaborateurs physiciens et spécialistes des matériaux. Cependant, Stanley a indiqué que le parcours de recherche n'avait pas toujours été sans embûches et que, par moments, la recherche sur les batteries n'était plus au premier plan.

Mais aujourd'hui, les batteries lithium-ion sont utilisées dans tous les appareils qui en ont besoin pour fonctionner, des téléphones, montres et ordinateurs aux véhicules, et même dans les grandes entreprises productrices d'énergie solaire et éolienne. « J'aurais dû prendre ma retraite il y a 20 ans, mais contre toute attente, je suis toujours là aujourd'hui, et je constate que de plus en plus de véhicules électriques utilisent des batteries, comme VinFast qui propose des voitures, des bus et des motos électriques », a-t-il déclaré.

Stanley Whittingham. Photo de : Phuoc Van

Grâce à ses travaux sur la première batterie lithium-ion, le professeur Stanley Whittingham a reçu le prix Nobel de chimie 2019, ex aequo avec le professeur John Goodenough (Université du Texas) et le professeur Akira Yoshino (Université Meijo). Selon la Fondation Nobel, les batteries lithium-ion ont révolutionné la vie humaine depuis leur arrivée sur le marché en 1991, jetant les bases d'une société sans fil et libérée des énergies fossiles. Leur développement a également rendu possible la fabrication de véhicules électriques et a stimulé l'essor des communications sans fil.

Il a plaisanté en disant qu'il n'avait plus le temps de vérifier si les batteries au lithium étaient réellement les « héros qui sauvent la planète » des problèmes environnementaux. Il a toutefois précisé avoir consacré une grande partie de sa carrière scientifique au développement durable dans les domaines des batteries et de l'environnement. Il estime que les batteries devraient être produites de manière à consommer moins d'énergie et que leur transport sur des milliers de kilomètres d'un pays à l'autre est extrêmement énergivore ; il espère donc que toutes les régions et tous les pays pourront produire leurs propres batteries au lithium.

Concernant la question de la possible pénurie de combustible pour les batteries au lithium, qui utilisent de nombreux métaux rares, le professeur Stanley Whittingham a indiqué que l'objectif est d'éliminer l'utilisation de métaux extraits par le travail des enfants. Le nickel étant encore largement utilisé, le phosphate, moins dense en énergie mais moins coûteux, est privilégié pour le développement. Il a également souligné qu'une utilisation plus efficace des semi-conducteurs permettra de réduire le nombre de batteries nécessaires. « Il y a dix ans, les ordinateurs chauffaient beaucoup ; aujourd'hui, c'est rare car les semi-conducteurs fonctionnent avec une efficacité bien supérieure », a-t-il déclaré.

Stanley Whittingham est actuellement professeur à l'Université de Binghamton, poste qu'il occupe depuis 1988. Son équipe de recherche comprend des scientifiques expérimentés et il s'intéresse également aux jeunes chercheurs avec lesquels il souhaite nouer des liens. Lors de son troisième voyage au Vietnam, il a prodigué deux conseils aux jeunes scientifiques : premièrement, toujours se consacrer à la recherche sur des sujets qui les passionnent et les enthousiasment, sans trop se focaliser sur l'argent ; deuxièmement, être prêts à investir dans des domaines stimulants avec une approche audacieuse, et éviter un conservatisme excessif.

Nhu Quynh

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