Bước tiến lớn về pin kẽm-iod: Hơn 60.000 chu kỳ sạc, sạc đầy chỉ trong 3 phút
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Flinders đã phát triển nguyên mẫu pin kẽm-iod gốc nước có độ bền vượt trội với hơn 60.000 chu kỳ sạc và thời gian sạc đầy chỉ vỏn vẹn 3 phút. Công nghệ này hứa hẹn mang lại giải pháp thay thế an toàn và rẻ hơn cho pin lithium-ion trong tương lai.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Flinders (Úc) dường như đã giải quyết được một trong những trở ngại lớn nhất đối với pin kẽm-iod gốc nước: tuổi thọ hoạt động ngắn. Công bố phát hiện của mình trên tạp chí Angewandte Chemie, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại pin có thể chịu được hơn 60.000 chu kỳ sạc-xả trong khi sạc đầy chỉ trong ba phút. Tùy thuộc vào cài đặt vận hành, các tế bào pin hoạt động ở mức 1,3 đến 1,4 volt và cung cấp 200 mAh/g qua 8.000 chu kỳ với thời gian sạc bảy phút, hoặc giảm xuống 150 mAh/g qua con số 60.000 chu kỳ lớn hơn nhiều. Tỷ lệ suy hao được báo cáo là thấp từ 0,0001% đến 0,0003% mỗi chu kỳ.
Trước đây, pin kẽm-iod gốc nước thường gặp phải "hiệu ứng con thoi" (shuttle effect), trong đó các hợp chất polyiod thoát qua màng ngăn của pin và làm suy giảm hiệu suất đều đặn. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một cấu trúc giống như lồng từ cyclodextrin, một loại polymer giá rẻ có nguồn gốc từ tinh bột thường thấy trong thực phẩm và mỹ phẩm. Lớp vỏ ngoài ưa nước và phần bên trong kỵ nước của nó có tác dụng giữ lại và giải phóng các polyiod gây rắc rối theo yêu cầu.
Ngoài giải pháp kỹ thuật trên, pin gốc kẽm còn là sự thay thế an toàn hơn, tiết kiệm hơn và dễ tiếp cận hơn rất nhiều so với công nghệ lithium-ion. Chúng phần lớn loại bỏ được các mối nguy hiểm về cháy nổ liên quan đến hóa chất lithium, đồng thời bắt kịp hoặc thậm chí vượt qua lithium-ion về cả năng lượng riêng và mật độ năng lượng.
Hơn nữa, Úc nắm giữ 20-28% trữ lượng kẽm được biết đến trên thế giới, điều này tạo ra cơ hội có thể phá vỡ thế độc quyền của Trung Quốc đối với chuỗi cung ứng lithium-ion và giải quyết vấn đề rác thải môi trường. Úc tạo ra khoảng 3.300 tấn rác thải pin lithium mỗi năm, con số này dự kiến sẽ tăng vọt lên hơn 136.000 tấn vào năm 2036.
Hiện tại, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu chứ chưa được thương mại hóa rộng rãi. Phòng thí nghiệm tại Flinders cho biết họ đang hợp tác với ngành công nghiệp để xây dựng một nền tảng tạo mẫu. Tuy nhiên, việc điều này có chuyển thành một ngành công nghiệp nội địa thực sự hay không còn phụ thuộc vào các yếu tố ngoài hóa học pin, bao gồm đầu tư sản xuất và mức độ chấp nhận của thị trường, những điều mà nghiên cứu chưa đề cập đến.
💻 BƯỚC TIẾN LỚN VỀ PIN KẼM-IOD: HƠN 60.000 CHU KỲ SẠC, SẠC ĐẦY CHỈ TRONG 3 PHÚT Các nhà nghiên cứu tại Đại học Flinders (Úc) dường như đã giải quyết được một trong những trở ngại lớn nhất đối với pin kẽm-iod gốc nước: tuổi thọ hoạt động ngắn. Công bố phát hiện của mình trên tạp chí Angewandte Chemie, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại pin có thể chịu được hơn 60.000 chu kỳ sạc-xả trong khi sạc đầy chỉ trong ba phút. Tùy thuộc vào cài đặt vận hành, các tế bào pin hoạt động ở mức 1,3 đến 1,4 volt và cung cấp 200 mAh/g qua 8.000 chu kỳ với thời gian sạc bảy phút, hoặc giảm xuống 150 mAh/g qua con số 60.000 chu kỳ lớn hơn nhiều. Tỷ lệ suy hao được báo cáo là thấp từ 0,0001% đến 0,0003% mỗi chu kỳ. Trước đây, pin kẽm-iod gốc nước thường gặp phải "hiệu ứng con thoi" (shuttle effect), trong đó các hợp chất polyiod thoát qua màng ngăn của pin và làm suy giảm hiệu suất đều đặn. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một cấu trúc giống như lồng từ cyclodextrin, một loại polymer giá rẻ có nguồn gốc từ tinh bột thường thấy trong thực phẩm và mỹ phẩm. Lớp vỏ ngoài ưa nước và phần bên trong kỵ nước của nó có tác dụng giữ lại và giải phóng các polyiod gây rắc rối theo yêu cầu. Ngoài giải pháp kỹ thuật trên, pin gốc kẽm còn là sự thay thế an toàn hơn, tiết kiệm hơn và dễ tiếp cận hơn rất nhiều so với công nghệ lithium-ion. Chúng phần lớn loại bỏ được các mối nguy hiểm về cháy nổ liên quan đến hóa chất lithium, đồng thời bắt kịp hoặc thậm chí vượt qua lithium-ion về cả năng lượng riêng và mật độ năng lượng. Hơn nữa, Úc nắm giữ 20-28% trữ lượng kẽm được biết đến trên thế giới, điều này tạo ra cơ hội có thể phá vỡ thế độc quyền của Trung Quốc đối với chuỗi cung ứng lithium-ion và giải quyết vấn đề rác thải môi trường. Úc tạo ra khoảng 3.300 tấn rác thải pin lithium mỗi năm, con số này dự kiến sẽ tăng vọt lên hơn 136.000 tấn vào năm 2036. Hiện tại, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu chứ chưa được thương mại hóa rộng rãi. Phòng thí nghiệm tại Flinders cho biết họ đang hợp tác với ngành công nghiệp để xây dựng một nền tảng tạo mẫu. Tuy nhiên, việc điều này có chuyển thành một ngành công nghiệp nội địa thực sự hay không còn phụ thuộc vào các yếu tố ngoài hóa học pin, bao gồm đầu tư sản xuất và mức độ chấp nhận của thị trường, những điều mà nghiên cứu chưa đề cập đến. 🗞 Nguồn: Notebookcheck #vgsnews #vgs #tintuc
Nguồn: Notebookcheck