Pin muối sắp soán ngôi Lithium-ion với thiết kế chống ăn mòn, bền bỉ gấp 4 lần

Pin Lithium sắp hết thời khi các nhà khoa học chế tạo thành công cực dương pin muối siêu bền.

Các nhà nghiên cứu tại đại học Trung Nam (Trung Quốc) vừa công bố một loại cực dương mới cho pin Sodium-ion (pin muối) có khả năng kháng lại sự hư hại từ không khí – khắc phục nhược điểm chí mạng vốn đã kìm hãm công nghệ này suốt nhiều năm qua.

Pin Sodium-ion được coi là giải pháp thay thế chi phí thấp cho pin Lithium trong lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Tuy nhiên, chúng cực kỳ "nhạy cảm" với độ ẩm và khí CO2 trong không khí. Khi tiếp xúc, các phản ứng phụ sẽ xảy ra làm hỏng cực dương, ngăn cản sự di chuyển của các ion và làm giảm hiệu suất nghiêm trọng. Điều này khiến việc sản xuất và bảo quản pin muối trở nên vô cùng đắt đỏ và phức tạp.

Pin muối được giải thoát khỏi nhược điểm kìm hãm suốt nhiều năm.

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tái thiết kế cực dương theo cấu trúc "gradient hướng tâm". Thay vì sử dụng một vật liệu đồng nhất, họ tạo ra một cấu trúc thay đổi dần đặc tính từ bề mặt vào đến lõi. Cụ thể, lớp vỏ ngoài có khả năng tăng trạng thái oxy hóa của các kim loại chuyển tiếp, tạo thành một rào cản vững chắc ngăn chặn các phản ứng với nước và CO2. Lõi bên trong giữ vai trò lưu trữ Sodium tối ưu, đảm bảo hiệu suất của pin không bị hy sinh vì mục đích ổn định.

Các bài kiểm tra điện hóa đã cho thấy sự cải thiện vượt bậc về độ bền:

- Sau 200 chu kỳ sạc/xả: Cực dương mới vẫn giữ được 80% dung lượng. Trong khi đó, các loại cực dương truyền thống chỉ còn lại khoảng 21% trong cùng điều kiện.

- Khả năng chịu đựng môi trường: Ngay cả sau 10 giờ "phơi mình" trong không khí ẩm và nhiều CO2, vật liệu này vẫn duy trì dung lượng 103,8 mAh/g. Mức độ sụt giảm dung lượng chỉ là 12%, thấp hơn rất nhiều so với con số 50% ở các vật liệu tiêu chuẩn.

Việc kiểm soát được thành phần, cấu trúc tinh thể và trạng thái điện tử trên khắp vật liệu giúp cực dương duy trì sự ổn định trong suốt quá trình hoạt động lâu dài.

Hình minh họa pin muối.

Vì Sodium (Natri) là nguyên liệu cực kỳ dồi dào và rẻ tiền, những tiến bộ này sẽ đẩy nhanh việc triển khai pin muối vào các hệ thống lưu trữ điện lưới, tích hợp năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời) và các ứng dụng nguồn điện dự phòng. Việc vượt qua rào cản kém bền trước không khí chính là chìa khóa để đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm ra thị trường thực tế.

An An - IE

Nguồn Người Đưa Tin: https://nguoiduatin.vn/pin-muoi-sap-soan-ngoi-lithium-ion-voi-thiet-ke-chong-an-mon-ben-bi-gap-4-lan-204262103085707953.htm