เอ็ม. สแตนลีย์ วิตติงแฮม บิดาผู้ก่อตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

เซอร์ ไมเคิล สแตนลีย์ วิตติงแฮม (Sir Michael Stanley Whittingham) เกิดเมื่อวันที่ 22 ธันวาคม ค.ศ. 1941 เป็นนักเคมีชาวอังกฤษ-อเมริกัน ผู้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาและยานยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน ปัจจุบันเขาดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านเคมี และผู้อำนวยการสถาบันวิจัยวัสดุ (Institute for Materials Research) รวมถึงโปรแกรมวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุที่มหาวิทยาลัยบิงแฮมตัน (Binghamton University) รัฐนิวยอร์ก

วิตติงแฮมได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี ค.ศ. 2019 ร่วมกับ อากิระ โยชิโนะ และ จอห์น บี. กูดอินัฟ จากผลงานการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่เปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของผู้คนทั่วโลก

การศึกษาและเส้นทางอาชีพ

วิตติงแฮมเกิดที่ย่านคาร์ลตัน เมืองน็อตติงแฮม ประเทศอังกฤษ เขาสำเร็จการศึกษาด้านเคมีจาก New College มหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด โดยได้รับปริญญาตรี (ค.ศ. 1964), ปริญญาโท (ค.ศ. 1967) และปริญญาเอก (DPhil, ค.ศ. 1968)

หลังจากจบการศึกษา เขาได้เป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และเข้าทำงานที่บริษัท Exxon Research & Engineering เป็นเวลา 16 ปี และทำงานที่บริษัท Schlumberger อีก 4 ปี ก่อนจะก้าวเข้าสู่สายงานวิชาการในฐานะศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยบิงแฮมตันในปี ค.ศ. 1988

นอกจากงานสอนและวิจัย เขายังเคยดำรงตำแหน่งรองอธิการบดีฝ่ายวิจัยของมหาวิทยาลัยบิงแฮมตัน (ค.ศ. 1994–2000) และเป็นผู้อำนวยการศูนย์การกักเก็บพลังงานทางเคมีภาคตะวันออกเฉียงเหนือ (Northeastern Center for Chemical Energy Storage หรือ NECCES) ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) เพื่อวิจัยวัสดุเก็บพลังงานที่ราคาถูกลง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีความจุพลังงานสูงขึ้น

การค้นพบและนวัตกรรมด้านแบตเตอรี่

ในช่วงทศวรรษ 1970 ขณะทำงานที่ Exxon วิตติงแฮมและ ดร. เฟรด แกมเบิล (Fred Gamble) ได้คิดค้นแนวคิด "อิเล็กโทรดแบบอินเตอร์คาเลชัน" (Intercalation Electrode) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ปฏิกิริยาอินเตอร์คาเลชันเปรียบเสมือนการนำแยมใส่ในแซนด์วิช โดยในทางเคมีคือการที่ไอออนของลิเธียมสามารถเคลื่อนที่เข้าไปแทรกตัวในโครงสร้างผลึกของวัสดุ (ในกรณีนี้คือ ไทเทเนียมไดซัลไฟด์ หรือ TiS₂) และสามารถดึงออกมาได้โดยที่โครงสร้างผลึกนั้นยังคงสภาพเดิม ทำให้แบตเตอรี่สามารถชาร์จซ้ำได้หลายครั้งและมีอายุการใช้งานยาวนาน

วิตติงแฮมได้ประดิษฐ์แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะแบบชาร์จซ้ำได้เครื่องแรกของโลก ซึ่งจดสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1977 โดยใช้ขั้วลบเป็นลิเธียม-อะลูมิเนียม (LiAl) และขั้วบวกเป็นไทเทเนียมไดซัลไฟด์ (TiS₂) แม้ว่า Exxon จะพยายามผลักดันสู่เชิงพาณิชย์ แต่โครงการต้องยุติลงเนื่องจากปัญหาด้านความปลอดภัย (ความเสี่ยงในการระเบิด) อย่างไรก็ตาม งานวิจัยของเขาได้กลายเป็นรากฐานสำคัญที่ให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นหลังนำไปพัฒนาต่อจนกลายเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ปลอดภัยและใช้งานได้จริงในปัจจุบัน

การพัฒนาสู่ปฏิกิริยามัลติอิเล็กตรอน

เพื่อให้แบตเตอรี่มีความจุพลังงานสูงขึ้น วิตติงแฮมได้ขยายการวิจัยไปสู่ "ปฏิกิริยาอินเตอร์คาเลชันแบบมัลติอิเล็กตรอน" (Multi-electron Intercalation) ซึ่งช่วยให้สามารถกักเก็บไอออนของลิเธียมได้มากกว่าหนึ่งตัวต่อหนึ่งศูนย์กลางรีดอกซ์ของโลหะทรานซิชัน ตัวอย่างวัสดุที่เขาพัฒนาขึ้น เช่น LiVOPO₄/VOPO₄ ซึ่งใช้คุณสมบัติของวานาเดียม (Vanadium) ในการเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานอย่างรวดเร็ว