Trung Quốc phát triển pin 'siêu an toàn' với chất điện giải có thể dùng làm nước muối đậu phụ

Các nhà khoa học Trung Quốc đang nghiên cứu một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường và an toàn hơn cho pin lithium-ion, loại pin vốn nổi tiếng là dễ phát nổ và gây cháy. Ảnh: Getty.

Loại pin hệ nước (water-based battery) này không độc hại và có thể thải bỏ mà không gây rủi ro sinh thái, trái ngược với pin lithium-ion truyền thống vốn cần xử lý như chất thải nguy hại.

Pin hệ nước loại bỏ nguy cơ cháy nổ do dung môi dễ bắt lửa trong pin thông thường, đồng thời có thể giảm chi phí sản xuất, mở ra lựa chọn an toàn hơn cho các ứng dụng như xe điện và hệ thống lưu trữ điện quy mô lớn.

“So với các hệ pin nước hiện nay… hệ thống của chúng tôi mang lại độ ổn định chu kỳ dài hạn vượt trội và tính thân thiện môi trường trong điều kiện trung tính”, nhóm nghiên cứu cho biết trong bài báo đăng trên tạp chí bình duyệt Nature Communications ngày 18/2.

Theo các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Thành phố Hong Kong, Đại học Yan’an, Đại học Khoa học và Công nghệ Phương Nam và Phòng thí nghiệm Vật liệu Hồ Tùng Sơn, loại pin mới có thể duy trì hơn 120.000 chu kỳ sạc-xả với mức suy giảm hiệu suất tối thiểu.

“Hiệu suất này cho thấy tiềm năng nghiên cứu to lớn của công trình và nhấn mạnh triển vọng ứng dụng thực tế”, nhóm cho biết.

Pin lithium-ion truyền thống sử dụng dung môi dễ cháy làm chất điện giải — thành phần vận chuyển điện tích giữa cực âm và cực dương của pin. Điều này có thể khiến pin lithium-ion bốc cháy nếu quá nhiệt hoặc bị hư hỏng, đồng thời đòi hỏi quy trình xử lý đặc biệt khi thải bỏ.

Thực tế, đã có nhiều sự cố gần đây khi pin sạc dự phòng bốc cháy trên máy bay, khiến một số hãng hàng không hạn chế hoặc cấm sử dụng trên chuyến bay. Tại Trung Quốc, một loạt vụ cháy xe điện cũng làm dấy lên tranh luận về độ an toàn của pin lithium-ion, đặc biệt khi những đám cháy này rất khó dập tắt.

Dù tồn tại rủi ro, pin lithium-ion vẫn được sử dụng rộng rãi nhờ mật độ năng lượng cao, đủ cung cấp điện cho phần lớn thiết bị hiện nay.

Trong khi đó, pin nước — đã được nghiên cứu phát triển hơn 200 năm — sử dụng dung dịch gốc nước làm chất điện giải. Theo các nhà khoa học, công nghệ này cũng thu hút sự chú ý nhờ chi phí thấp.

Tuy nhiên, phần lớn chất điện giải trong pin nước hiện nay mang tính axit hoặc kiềm, dễ gây phản ứng phụ làm giảm tuổi thọ và hiệu suất, đồng thời có thể gây hại môi trường khi thải bỏ.

Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế vật liệu điện cực âm dựa trên polymer hữu cơ, hoạt động hiệu quả trong môi trường điện giải trung tính có độ pH 7,0, chẳng hạn như dung dịch magnesium chloride hoặc calcium chloride.

“Các chất điện giải này thân thiện với môi trường và thậm chí có thể làm ‘nước muối’ dùng trong sản xuất đậu phụ”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Nước muối hay chất đông tụ được sử dụng để làm đông sữa đậu nành thành đậu phụ, và theo một nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa công bố trên tạp chí Foods năm 2024, chúng thường chứa muối đông tụ như magnesium chloride và calcium chloride.

Theo nhóm nghiên cứu, loại pin dựa trên magiê và canxi này “rất thân thiện với môi trường, không độc hại và có thể thải bỏ an toàn bất cứ lúc nào” mà không cần xử lý đặc biệt theo các tiêu chuẩn quốc tế.

“Vì magiê và canxi có sẵn tự nhiên trong đất, sự hiện diện của chúng gây rủi ro môi trường tối thiểu”, họ bổ sung. “Những phát hiện của chúng tôi đánh dấu bước tiến đáng kể trong việc phát triển vật liệu điện cực âm tương thích với điện giải trung tính, mở ra giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn hơn, hiệu suất cao, tuổi thọ dài và bền vững với môi trường”.

Theo SCMP

Huyền Chi