Les travaux de création de batteries lithium-ion viennent d'aider le professeur Stanley Whittingham à recevoir le prix principal de VinFuture, mais à l'époque de son invention, il n'a pas été bien accueilli car le produit était trop récent.
Le professeur Stanley Wittingham (82 ans), de l'Université de Binghamton, Université d'État de New York, États-Unis, est l'un des quatre scientifiques à recevoir le Grand Prix VinFuture d'une valeur de 3 millions USD (équivalent à 73 milliards de VND), avec son invention créant une base durable pour l'énergie verte grâce à la production de cellules solaires et au stockage avec des batteries lithium-ion.
Le professeur Stanley Wittingham a inventé le principe de fonctionnement de la batterie lithium-ion et a établi le rôle de ce dernier comme porteur de charge efficace. Ses contributions ont été cruciales pour le développement de la batterie lithium-ion, utilisée dans de nombreux appareils, des téléphones portables et ordinateurs portables aux voitures électriques.
Avant l'avènement des batteries lithium-ion, les deux types de batteries les plus répandus dans le monde étaient les batteries acides et les batteries alcalines. Leur inconvénient réside dans leur faible rendement énergétique. Les batteries alcalines et au nickel sont extrêmement toxiques, à tel point qu'elles ne sont plus utilisées dans les espaces publics. Si les batteries acides sont moins toxiques, leur recyclage et leur réutilisation sont difficiles. Les batteries lithium-ion ont une surface plus petite, mais produisent cinq fois plus d'énergie et sont recyclables à 99 %, ce qui fait toute la différence.
Cependant, vers 1974, Stanley Wittingham et son équipe de recherche ont créé la première version de la batterie lithium-ion, capable de stocker de l'énergie. Cependant, « l'accueil fut mitigé ; notre produit était peut-être né trop tôt, trop en avance sur son temps », a-t-il déclaré, révélant avoir dû faire une pause de 8 à 10 ans, faute d'avoir été « remarqué ».
Il a expliqué en toute franchise qu'au départ, ce type de pile était principalement utilisé dans les boîtes noires et certains types de montres. Plus tard, de grands fabricants ont compris la nécessité de cette technologie. Sony, par exemple, souhaitait l'intégrer à ses produits et s'est tourné vers lui. Depuis, ce type de pile est devenu plus connu.
Le président Vo Van Thuong (à gauche) remet les prix aux quatre lauréats du 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 pouvait produire de l'électricité, exploitant ainsi l'énorme énergie du lithium pour libérer les électrons de la couche externe. Le professeur Stanley a expliqué que l'important dans la technologie des batteries est de pouvoir stocker de l'énergie et se charger rapidement. C'est une fonctionnalité recherchée par tous. Le mécanisme de cette technologie de batterie est similaire à un sandwich multicouches : au milieu se trouve un composé de lithium. Pour charger, il suffit d'extraire le lithium pour le charger, puis de le réintroduire dans ces couches.
Il a été le pionnier du concept d'intercalation d'électrodes. Il s'est également attaché à améliorer la stabilité structurelle et la capacité de cyclage des batteries, grâce à l'application de réactions d'intercalation multiélectronique pour optimiser leur stabilité et leur capacité.
De six à huit membres fondateurs, le groupe de recherche du professeur s'est progressivement élargi pour atteindre près de trente personnes, dont des collaborateurs physiciens et spécialistes des matériaux. Cependant, M. Stanley a expliqué que le parcours de recherche n'était pas toujours facile : à une époque, la recherche sur les batteries n'était plus un sujet d'actualité.
Mais aujourd'hui, les batteries lithium-ion sont utilisées dans tout ce qui nécessite des batteries pour fonctionner, des téléphones, montres et ordinateurs aux véhicules, en passant par les grandes entreprises produisant de l'énergie solaire et éolienne. « J'aurais dû prendre ma retraite il y a 20 ans, mais je ne m'attendais pas à être ici aujourd'hui, à constater que de plus en plus de véhicules électriques utilisent des batteries, comme VinFast pour les voitures, les bus et les motos électriques », a-t-il déclaré.
Stanley Whittingham. Photo de : Phuoc Van
Stanley Whittingham a partagé le prix Nobel de chimie 2019 avec John Goodenough (Université du Texas) et Akira Yoshino (Université Meijo) pour ses travaux sur le développement de la première batterie lithium-ion. Selon la Fondation Nobel, les batteries lithium-ion ont révolutionné la vie humaine depuis leur arrivée sur le marché en 1991, posant les bases d'une société sans fil et sans combustibles fossiles. Le développement des batteries lithium-ion a également rendu possible l'avènement des véhicules électriques et a stimulé le développement des communications sans fil.
Il a plaisanté en disant qu'il n'avait plus le temps de vérifier si les batteries au lithium étaient les « héros qui ont sauvé la planète » des problèmes environnementaux. Mais il a déclaré s'être intéressé à la durabilité dans le domaine des batteries et de l'environnement tout au long de sa carrière scientifique. Les batteries doivent être produites en consommant moins d'énergie, et leur transport sur des milliers de kilomètres d'un pays à l'autre consomme également beaucoup d'énergie. Il espérait donc que les régions et les pays pourraient produire leurs propres batteries au lithium.
Interrogé sur les batteries au lithium utilisant des métaux rares susceptibles de s'épuiser, le professeur Stanley Whittingham a déclaré que l'objectif était d'éviter l'utilisation de métaux dont l'extraction nécessite le travail des enfants. Le nickel est encore largement utilisé, tandis que le phosphate a une faible densité énergétique mais est moins cher ; c'est pourquoi il est particulièrement important de le promouvoir. Il a également souligné qu'une utilisation efficace des semi-conducteurs permettrait de réduire le nombre de batteries nécessaires. « Il y a dix ans, lorsque nous utilisions des ordinateurs, nous les voyions souvent surchauffer, mais aujourd'hui, ce phénomène est rare, car les semi-conducteurs des ordinateurs fonctionnent beaucoup plus efficacement », a-t-il déclaré.
Stanley Whittingham est actuellement professeur à l'Université de Binghamton depuis son arrivée en 1988. Le groupe de recherche où il travaille compte des scientifiques confirmés et recherche également de jeunes chercheurs qu'il espère rencontrer. Lors de sa troisième visite au Vietnam, il a donné deux conseils aux jeunes scientifiques : privilégiez toujours les sujets qui vous intéressent et qui vous passionnent, ne vous focalisez pas trop sur l'argent. Deuxièmement, soyez prêt à investir dans des domaines difficiles, avec une mentalité de prise de risque et évitez d'être trop conservateur.
Nhu Quynh
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