'Cha đẻ' pin Lithium-ion từng bị chê trách

Giáo sư Stanley Wittingham (82 tuổi), Đại học Binghamton (New York, Mỹ), là một trong bốn nhà khoa học nhận Giải thưởng chính VinFuture Grand Prize 2023 trị giá 3 triệu USD (tương đương 73 tỷ đồng).

“Nếu bạn đang đọc bài viết này bằng điện thoại di động thông minh, máy tính bảng, hay lap top… thì chắc chắn bạn cũng đang sử dụng thành quả từ công trình nghiên cứu về pin Lithium-ion”, vị giáo sư chia sẻ về những thành quả công nghệ ứng dụng gần gũi nhất sử dụng pin Lithium-ion.

- Cảm xúc của ông thế nào khi là một trong những nhà khoa học được nhận giải thưởng chính (VinFuture Grand Prize) trị giá 3 triệu USD năm nay? 

Tôi rất bất ngờ và vui mừng. Việc dành giải thưởng chính VinFuture một lần nữa cho thấy sự quan tâm của xã hội đối với ngành khoa học của chúng tôi. Kể từ sau khi giành giải thưởng Nobel 2019, tôi và các cộng sự có thêm lợi thế là các chính trị gia, các nước bắt đầu lắng nghe và đón nhận ý kiến của chúng tôi nhiều hơn.

Tuy nhiên, có lẽ bản thân tôi không còn đủ thời gian để kiểm nghiệm liệu pin lithium có đang là "anh hùng giải cứu trái đất" như mọi người vẫn ví von, trước vấn nạn môi trường hay không.

Tôi vẫn sẽ tiếp tục nghiên cứu đến tính bền vững trong lĩnh vực pin và môi trường suốt cuộc đời làm khoa học. Pin sản xuất ra làm sao cũng phải sử dụng ít năng lượng hơn, việc vận chuyển hàng nghìn dặm từ nước này sang nước khác cũng sử dụng năng lượng rất nhiều. Do đó tôi hy vọng các khu vực, các nước đều có thể tự sản xuất pin Lithium-ion.

- Pin Lithium-ion sử dụng nhiều kim loại hiếm có thể cạn kiệt, trong khi nhu cầu về pin ngày càng lớn. Cần phải giải quyết bài toán này thế nào, thưa ông?

Trước khi pin Lithium-ion ra đời, hai loại pin phổ biến thế giới được sản xuất chủ yếu từ axit và kiềm. Hạn chế của các loại pin này là nguồn năng lượng tạo ra thấp. Đặc biệt những loại pin sử dụng kiềm cực kỳ độc hại, đến mức ngày nay nó không còn được sử dụng ở các không gian công cộng. Trong khi pin axit có độ độc hại thấp hơn, song việc tái chế, tái sử dụng khó khăn.

Pin Lithium-ion ra đời giải quyết được câu chuyện pin ít độc hại, có khả năng lưu trữ điện năng cao và đặc biệt có thể tái chế.

Một trong những nguyên liệu chính của pin Lithium-ion kim loại hiếm như photphat, nikel... Chúng tôi hướng tới không sử dụng các loại kim loại sử dụng lao động trẻ em để khai thác. Nikel thì còn phổ biến. Photphat thì mật độ năng lượng thấp nhưng rẻ hơn và chúng tôi đang tập trung đẩy mạnh.

- Vậy tại sao khi ra đời, pin Lithium-ion không được đón nhận?

Thời điểm sản phẩm pin Lithium-ion ra đời không những không được đón nhận, thậm chí không ít người lúc đó còn cho rằng đây là công trình khoa học viển vông, không ứng dụng thực tế cao, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất, đời sống. Thời điểm ấy, tôi rất buồn và hoài nghi về năng lực của bản thân. Có lẽ tôi không được chọn để làm cách mạng công nghệ, thay đổi thế giới hay gì đó tương tự.

Có thể sản phẩm của chúng tôi ra đời sớm qua, đi trước thời đại sớm quá nên chưa được đón nhận. Tôi đã nghỉ 8-10 năm.

Mãi cho đến năm 1988, một số nhà sản xuất lớn, các quốc gia lớn nhận thấy đó là công nghệ cần thiết cho việc lưu trữ điện năng và bảo vệ môi trường. Như hãng thiết bị điện tử Sony mong muốn sử dụng công nghệ này để có thể tích hợp trong sản phẩm của mình và tìm đến tôi, kể từ đó loại pin này mới được biết đến rộng hơn.

Đáng ra tôi nghỉ hưu 20 năm trước nhưng ngờ đâu hôm nay vẫn ngồi đây, thấy rằng pin lithium-ion đã được ứng dụng ở tất cả những thứ cần pin để vận hành, từ điện thoại, đồng hồ hay máy tính đến xe buýt điện, ô tô điện, phương tiện tàu, hay lớn hơn là các công ty sản xuất điện năng lượng mặt trời, năng lượng gió. Đặc biệt, ngày càng nhiều xe điện dùng pin, như VinFast có ôtô điện, buýt điện, xe máy điện.

- Liệu có một ngày thế giới không cần phải sử dụng năng lượng hóa thạch khi tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng lớn và khả năng lưu trữ của pin Lithium-ion cũng ngày càng lớn?

Cũng có thể, tuy nhiên tính khả thi thì phụ thuộc vào chính sách của từng quốc gia có định hướng thế nào. Trước tiên, năng lượng tái tạo vẫn cần năng lượng dự phòng vì sẽ có ngày không có nắng, không có gió… lúc đó năng lượng hóa thạch sẽ cần đến. Phương tiện như máy bay vẫn cần khí gas tự nhiên. Tóm lại chúng ta vẫn cần đến năng lượng hóa thạch nhưng ở một tỷ lệ nào đó.

Tôi cũng cho rằng các quốc gia nên có chính sách rõ ràng về pin Lithium-ion, mỗi một viên pin đều cần phải có một tấm hộ chiếu. Nói cách khác chúng phải được dán nhãn để biết chính xác rằng trong viên pin đó bao gồm những thành phần gì, là niken, cobalt hay lithium. Những chất này đều có nguy cơ liên quan đến cháy nổ. Nếu không xử lý cẩn thận, chúng cũng rất độc hại. Việc dán nhãn nhận biết thành phần bên trong mỗi viên pin sẽ giúp cho quá trình phân tách khi tái chế sau này.

Thời điểm này chúng ta cần làm sạch thế giới của mình khi việc sử dụng năng lượng tái tạo đang gây ra nhiều vấn đề môi trường.

- Người dùng lo ngại pin Lithium-ion bị chai, thậm chí là vấn đề an toàn. Quan điểm của ông về vấn đề này thế nào?

Vấn đề an toàn bắt nguồn từ việc nhiều loại pin được sản xuất với chi phí thấp, giá thành rẻ, nên độ an toàn không cao, có thể dẫn đến cháy nổ. Ở New York cũng có nhiều vụ cháy trong quá trình sạc. Để bảo đảm an toàn là phải bảo đảm pin đạt các chứng chỉ an toàn.

Về chai pin, nếu một đời điện thoại ta dùng 3 năm thì mọi người có sẵn sàng mua loại pin có thể sử dụng 10 năm hay không. Câu chuyện không liên quan đến chai pin mà là vòng đời của pin nó chỉ vừa đủ cho nhu cầu người dùng để làm sao chi phí hợp lý nhất.

- Công nghệ bán dẫn đang rất phát triển, pin Lithium-ion giúp gì cho ngành này, thưa ông?

Tôi muốn đảo vấn đề một chút. Thực tế, nếu các chất bán dẫn được sử dụng hiệu quả thì sẽ cần dùng ít pin hơn. 10 năm trước chúng ta dùng máy tính thường thấy máy nóng rực lên. Bây giờ ít thấy hiện tượng này vì các chất bán dẫn trong máy tính vận hành hiệu quả hơn rất nhiều.

- Nhiều nhà nghiên cứu tại Việt Nam gặp khó khăn khi khởi đầu nghiên cứu và tìm nguồn tài trợ. Giáo sư có thể chia sẻ kinh nghiệm gì với họ?

Lời khuyên của tôi là luôn luôn nghiên cứu vấn đề gì mà các bạn quan tâm, hứng thú, đừng quan tâm đến vấn đề tiền. Hai là phải chịu khó đầu tư vào lĩnh vực khó khăn, với tâm lý chịu được rủi ro, đừng bảo thủ quá.

Bản thân chúng tôi khi làm cũng có một nhóm, trong đó có nhà nghiên cứu thâm niên, chúng tôi cũng tìm kiếm những nhà nghiên cứu trẻ. Chúng tôi sẽ cố vấn, dẫn dắt họ.

Mới 1 tháng trước, chúng tôi có một hội nghị về pin lithium ở TP.HCM. Tôi đã gặp nhiều nhà nghiên cứu trẻ ở đó. Sau hội nghị tôi đã tiếp nhận nhiều email nhưng chưa kịp xem hết.

- Xin cảm ơn ông!