Một loại màng sản xuất công nghiệp làm rò rỉ lithium polysulfide (trái), trong khi loại màng mới của nhóm nghiên cứu ngăn cản lithium polysulfide (phải). Ảnh: Ahmet Emre/Kotov Lab
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan tạo ra đột phá mới về pin lithium - lưu huỳnh, giúp dung lượng của pin tăng gấp 5 lần, Interesting Engineering hôm 10/2 đưa tin. Thành tựu mới sẽ mang lại một giải pháp thay thế hiệu quả và bền vững hơn cho pin lithium - ion, loại pin phụ thuộc vào hoạt động khai thác cobalt vất vả, nhiều rủi ro, và thải ra lượng lớn khí CO2 trong quꦏá trình sản xuất.
Nhóm nhà khoa học sử dụng một mạng lưới sợi nano aramid tái chế từ Kevlar, vật liệu thường dùng trong áo chống đạn, để ổn định phản ứng hóa học giữa cực anode lithium và cực cathode lưu huỳnh trong pin. Phương pháp mới được trình bày trên tạp chí Nature Communications.
Ngoài tăng dung lượng, loại pin mới còn có ch🃏u kỳ sạc hơn 1.000 lần. Họ ước tính tuổi thọ pin là 10 năm khi lắp đặඣt cho xe điện.
"Nhiều báo cáo khẳng định pin lithium - lưu huỳnh có chu kỳ vài trăm lần, nhưng điều này đạt được khi đánh đổi các thông số khác như dung lượng, tốc độ sạc, khả năng phục hồi và độ an toàn", Nicholas Kotov, trưởng nhóm dự án, nói. Ông cho biết, thách 💖thức hiện nay là tăng số chu kỳ, đồng thời thỏa mãn nhiều yêu cầu khác gồm cả chi phí.
Sử dụng màng ar🍨amid, các nhà nghiên cứu có thể ngăn chặn sự hình thành lithium polysulfide trong pin, một yếu tố khiến pin giảm tổng dung lượng. Đồng thời, lớp màng này cho phép các ion lithium di chuyển từ lithium sang lưu huỳnh và trở lại.
Loại pin mới có thể sản xuất bằng cách tái chế áo chống đạn và các sản phẩm khác là𒐪m bằng Kevlar. Lưu huỳnh cũng dễ kiếm hơn nhiều so với cobalt, đồng nghĩa pin có thể được sản xuất theo hướng bền vững hơn.
Kotov đã nộp đơn đăng ký bằng sáng chế cho màng aramid và dự định thành lập công ty để quảng bá công nghệ mới. Ông cho rằng thiết kế pin đã "gần như hoàn hảo", chạm đến giới hạn lý 🌃thuyết của công nghệ về dung lượng và hiệu suất. "Việc đạt mức kỷ lục cho nhiều thông số với nhiều thuộc tính vật liệu là điều cần thiết cho pin ôtô hiện nay. Điều này hơi giống với môn thể dục dụng cụ trong Olympic - bạn phải hoàn hảo mọi mặt, bao gồm cả tính bền vững của quá trình sản x൲uất", Kotov nói.
Thu Thảo (Theo Interesting Engineering)