Tương lai pin lithium ion sẽ nhường chỗ cho pin natri ion

(QNO) - Thế giới di động hoặc trạm thu năng lượng mặt trời, năng lượng gió đều cần đến pin lưu trữ. Đóng vai trò quan trọng nhất hiện nay vẫn là pin lithium ion. Ngày mất ngôi của nó đang đến gần bởi pin natri ion.

Mô tả pin natri ion.

Với việc kim loại lithium để chế tạo pin trở nên ngày càng hiếm, các nhà khoa học Mỹ đang chuyển hướng vào natri, phát triển pin natri ion để thay thế, với năng suất phục vụ lớn mà giá thành lại rẻ hơn.

Trong khi đó thông tin từ trang materialstoday.com, các nhà nghiên cứu người Thụy Sĩ đến từ cơ quan Empa, các phòng thí nghiệm liên bang Thụy Sĩ về khoa học và công nghệ vật liệu và Đại học Geneva (UNIGE), hiện đã nghĩ ra một nguyên mẫu pin mới được gọi là "trạng thái toàn rắn".

Các nhà khoa học thuộc Đại học Purdue, Mỹ đã phát triển thành công pin natri ion để thay thế cho pin lithium ion. Các natri ion trong pin cũng di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác trong môi trường dung môi lỏng để tạo ra dòng điện. Tuy nhiên các chất điện phân rắn có thể phát triển quá lớn và làm giảm hiệu suất sạc điện.

Để cải thiện vấn đề này, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp siêu âm phân tán, làm tan chảy natri thành chất lỏng màu tím. Chất lỏng này sẽ giúp pin natri ion hoạt động ổn định và có công suất cao hơn.

Pin natri ion có thể được dùng để lưu trữ năng lượng từ các thiết bị thu năng lượng mặt trời hay năng lượng gió để sử dụng trong trường hợp ánh nắng yếu hoặc ít gió.

Ở hướng thứ hai, các nhà khoa học Thụy Sĩ muốn tạo ra pin natri ion toàn rắn, loại bỏ hẳn dung môi bên trong khối pin.

Thông thường khi sạc pin lithium ion thì các ion lithium, quá trình này có thể tạo ra các mạch ngắn trong pin và làm cho chúng dễ cháy nổ. Khi thiết lập để sản xuất pin tăng cường, với sạc nhanh hơn, tăng dung lượng lưu trữ và cải thiện an toàn, các nhà nghiên cứu Empa và UNIGE quyết định sử dụng natri thay vì lithium và chất điện phân rắn, chất lỏng thông thường. Bằng cách ngăn chặn sự hình thành các nhánh kim loại, một chất điện phân rắn sẽ cho phép chúng sử dụng một cực dương kim loại, làm cho nó có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong khi đảm bảo an toàn.

Materials.com dẫn lời giáo sư Hans Hagemann cho biết phải tìm một chất dẫn ion rắn thích hợp, cũng như không độc hại, ổn định về mặt hóa học và nhiệt, và điều đó sẽ cho phép natri di chuyển dễ dàng giữa cực dương và cực âm. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một chất dựa trên boron được gọi là một closo-borane cho phép các ion natri lưu thông tự do. Hơn nữa, kể từ khi closo-borane là một chất dẫn vô cơ, nó loại bỏ nguy cơ cháy pin trong khi sạc lại.

Các nhà khoa học cũng đã kiểm tra pin trên 250 chu kỳ sạc và xả, sau đó 85% công suất năng lượng của nó vẫn hoạt động. "Nhưng nó cần 1.200 chu kỳ trước khi pin có thể được đưa ra thị trường. Ngoài ra, chúng tôi vẫn phải kiểm tra pin ở nhiệt độ phòng để chúng tôi có thể xác nhận có hoặc không tạo thành các hạt dendrites trong khi tăng điện áp hơn nữa. Thử nghiệm của chúng tôi vẫn đang tiếp tục" - các nhà nghiên cứu nói. 

Thế giới di động đang mong chờ cục pin natri ion rắn này, trong khi đó thì giới làm năng lượng sạch cần pin natri ion với dung dịch bên trong.

TẠ XUÂN QUAN