Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Australia mới đây đã phát triển một công nghệ pin mới có thể giải quyết vấn đề sạc lại của pin kẽm – một loại pin phổ biến, có chi phí sản xuất thấp nhưng bị hạn chế về khả năng sạc lại do độ ăn mòn của điện cực kẽm.
Pin Lithium là một loại pin sạc, có tên gọi khác là pin Li-on, hoặc pin Lithi-on, viết tắt là LIB. Loại pin này thường có mật độ năng lượng cao hơn nên khả năng duy trì năng lượng tốt hơn so với nhiều loại pin khác nên được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính xách tay, máy ảnh số, máy nghe nhạc và nhiều ứng dụng khác.
Pin lithium có hai loại gồm pin lithium metal (không thể sạc lại) và pin lithium-ion (có thể sạc lại). Pin lithium được sản xuất với chi phí cao, đòi hỏi nguồn cung nguyên liệu thô ngày càng khan hiếm trong khi có nguy cơ rủi ro cao về mức độ an toàn cháy nổ. Trong thực tế các yếu tố như sạc quá mức, ảnh hưởng của nguồn nhiệt từ bên ngoài hoặc các tác động cơ học… làm tăng đáng kể xác suất lỗi này. Khác với các viên pin lẻ sử dụng trên điện thoại, khi ghép các viên pin lại với nhau thành các khối pin lớn, nguy cơ xảy ra cháy nổ tăng lên gấp nhiều lần bởi khả năng tiêu tán nhiệt kém, cũng như các vấn đề cần thiết về mạch bảo vệ pin (Battery Management Systems, BMS). Những yếu tố này, nếu người sử dụng không ý thức được, thì sẽ tiềm ẩn những nguy cơ cháy nổ.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu tại Australia mới đây đã phát triển một công nghệ pin mới nhằm thay thế pin lithium trong tương lai.
Trong một nghiên cứu kéo dài 3 năm, được công bố trên Tạp chí khoa học Advanced Materials số ra gần đây, nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật Hóa học thuộc Đại học New South Wales UNSW đã nghiên cứu để tìm cách đưa một lượng rất nhỏ (1%) các phân tử phụ gia không độc hại vào chất điện phân trong pin nhằm giải quyết vấn đề ăn mòn và hạn chế hiện tượng kẽm tạo ra các cấu trúc có gai (gọi là đuôi gai) dẫn đến tình trạng cạn pin.
Theo Tiến sĩ Dipan Kundu, tác giả chính của nghiên cứu, phương pháp của nhóm tập trung vào việc duy trì tính nước của chất điện phân nhằm cải thiện hiệu năng, độ an toàn và tối ưu chi phí sản xuất của loại pin này.
Australia đã phát triển một công nghệ pin mới có thể giải quyết vấn đề sạc lại của pin kẽm – một loại pin phổ biến, có chi phí sản xuất thấp nhưng bị hạn chế về khả năng sạc lại do độ ăn mòn của điện cực kẽm. Ảnh minh họa
Nhóm nghiên cứu cho rằng chu kỳ pin (cycle) sẽ được cải thiện tốt hơn gấp 5 – 20 lần với các điều kiện bên ngoài phòng thí nghiệm, tương đương với việc tuổi thọ của pin có thể được nâng lên từ vài tháng cho đến hơn 3 năm. Nghiên cứu của nhóm đã chứng minh thấy pin kẽm có thể lưu trữ 1kWh điện trên mỗi trọng lượng 30 kg bằng cách sử dụng các tế bào pin dạng túi nhỏ và khả năng lưu trữ có thể đạt 1kWh trên mỗi trọng lượng 16 kg với thiết lập mở rộng hơn quy mô điện cực âm (cathode).
Tiến sĩ Kundu cho rằng công nghệ sạc lại pin kẽm này có thể được triển khai dưới dạng hệ thống lưu trữ năng lượng ở nhiều quy mô khác nhau, từ các cơ sở cộng đồng, thương mại, dân cư với quy mô nhỏ và quy mô trung bình cho đến hệ thống lưu trữ kết nối điện lưới quy mô lớn. Ngoài ra, ông cho rằng công nghệ này còn có thể ứng dụng trong các ngành công nghiệp, trong đó có xe đạp điện.
Theo các chuyên gia, công nghệ mới trên sẽ là giải pháp thay thế an toàn và rẻ hơn cho pin Lithium-ion – loại pin được sản xuất với chi phí cao, đòi hỏi nguồn cung nguyên liệu thô ngày càng khan hiếm trong khi có nguy cơ rủi ro về mức độ an toàn cháy nổ.
Nhóm nghiên cứu cho biết đang tiếp tục phát triển các điện cực dương, cực âm và thành phần tế bào pin nhằm cho ra mắt các nguyên mẫu tế bào pin. Theo ước tính của nhóm, người tiêu dùng có thể chỉ phải trả chi phí bằng khoảng 1/3 đến 1/4 chi phí của pin Lithium-ion hiện nay nếu công nghệ trên được triển khai thực tế.
Khánh Mai (t/h)
https://vietq.vn/australia-phat-trien-cong-nghe-pin-moi-giai-quyet-van-de-sac-lai-cua-pin-kem-d217889.html
