Arumugam Manthiram – Nhà tiên phong trong nghiên cứu cathode polyanion cho pin lithium-ion
Arumugam Manthiram đã ghi dấu ấn mạnh mẽ trong ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng toàn cầu. Với hơn ba thập kỷ cống hiến cho khoa học vật liệu, ông không chỉ định hình các thế hệ pin lithium-ion hiện đại mà còn mở đường cho nhiều đột phá về hiệu suất, độ bền và an toàn trong ứng dụng thực tế.
Tiểu sử của Arumugam Manthiram – Người thầy của hàng trăm nhà khoa học vật liệu
Xuất thân và con đường học thuật
Arumugam Manthiram sinh năm 1951 tại Tamil Nadu, Ấn Độ. Ông nhận bằng tiến sĩ hóa học rắn từ Viện Công nghệ Ấn Độ Madras (IIT Madras) năm 1980, sau đó làm nghiên cứu hậu tiến sĩ tại Đại học Oxford dưới sự hướng dẫn của Giáo sư John B. Goodenough – cha đẻ của pin lithium-ion.
Sự nghiệp tại Hoa Kỳ
Từ năm 1986, ông gia nhập Đại học Texas tại Austin (UT Austin), nơi ông hiện là giáo sư giữ ghế George T. & Gladys H. Abell và từng là Giám đốc Viện Vật liệu Texas trong hơn một thập kỷ. Ông đã đào tạo hơn 300 nhà nghiên cứu, trong đó có hơn 50 người hiện là giáo sư tại các đại học danh tiếng.
Cathode polyanion – Đột phá quan trọng trong công nghệ pin lithium-ion
Cathode polyanion là gì?
Cathode polyanion là vật liệu cực dương có cấu trúc mạng chứa các nhóm anion phức tạp như PO₄³⁻ (phosphate), SO₄²⁻ (sulfate), hoặc SiO₄⁴⁻ (silicate). Điểm nổi bật của các vật liệu này là sự ổn định hóa học, khả năng hoạt động điện áp cao và tính an toàn vượt trội.
Vai trò của Manthiram trong phát triển cathode polyanion
Arumugam Manthiram là người đầu tiên hệ thống hóa nguyên tắc inductive effect – giải thích tại sao vật liệu cathode polyanion như LiFePO₄ lại có điện áp cao dù chứa ion sắt có điện thế thấp. Công trình của ông là nền tảng để các nhà khoa học tối ưu vật liệu cathode vừa bền vừa hiệu quả.
Những đóng góp nổi bật trong nghiên cứu pin lithium
Phát triển vật liệu cathode an toàn và bền bỉ
- LiFePO₄ – một trong những vật liệu do ông và nhóm của ông tối ưu hóa – hiện được sử dụng rộng rãi trong xe điện, xe nâng, ESS…
- Ông cũng nghiên cứu các cathode oxit lớp như LiCoO₂ và NMC, giúp nâng cao mật độ năng lượng.
Công nghệ pin lithium-sulfur
Manthiram có nhiều công trình tiên phong về cải thiện độ bền của pin lithium-sulfur bằng cách sử dụng vật liệu carbon xốp, vật liệu pha tạp graphene, hạn chế hiện tượng “polysulfide shuttle” gây suy giảm pin.
Đóng góp về mặt lý thuyết
Ông là người đầu tiên phân tích toàn diện vai trò của phản ứng oxy hóa khử anion (oxygen redox) – yếu tố giới hạn chu kỳ sạc xả của các cathode oxit lớp.
Thành tựu và sự công nhận toàn cầu
Giải thưởng danh giá
- Giải thưởng John B. Goodenough năm 2023 từ Hiệp hội Điện hóa học (ECS)
- Giải Công nghệ ECS (2021) và Giải Nghiên cứu ECS (2014)
- Là một trong các nhà khoa học được trích dẫn nhiều nhất thế giới (Web of Science)
Doanh nghiệp và tầm ảnh hưởng
Ông là người sáng lập ActaCell – công ty phát triển công nghệ pin lithium tiên tiến. Ngoài ra, ông còn cố vấn khoa học cho nhiều tổ chức quốc tế.
Di sản học thuật và tương lai ngành pin lithium-ion
Arumugam Manthiram không chỉ tạo ra những đóng góp khoa học to lớn mà còn truyền cảm hứng cho hàng trăm nhà khoa học trẻ tiếp nối con đường nghiên cứu năng lượng sạch. Các phát minh của ông về cathode polyanion tiếp tục là nền tảng cho các thế hệ pin LFP, LMFP, và các công nghệ lưu trữ năng lượng an toàn, bền vững hơn trong tương lai.
Kết luận
Arumugam Manthiram không chỉ là một biểu tượng của trí tuệ khoa học mà còn là người đặt nền móng cho những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ pin sạch. Sự nghiệp của ông là minh chứng rằng nghiên cứu bền bỉ có thể thay đổi thế giới – từ phòng thí nghiệm đến xe điện, nhà máy và cả hệ sinh thái năng lượng toàn cầu.
