Các nhà khoa học đã nâng cấp được Pin Lithium-Oxygen để ứng dụng thực tế, tương lai smartphone dùng được cả tuần

Trữ nhiều năng lượng hơn vào pin là mấu chốt để giúp xe hơi điện có thể chạy xa hơn, smartphone có thể trụ được nhiều ngày dài, và các sản phẩm điện tử nói chung trở nên rẻ hơn.

Pin Lithium-oxygen là một trong những hướng đi hứa hẹn để đạt được mục tiêu đó. Chúng có thể làm tăng mật độ năng lượng hơn một bậc so với các loại pin lithium-ion truyền thống – ít nhất là về mặt lý thuyết. Trong một kết quả nghiên cứu xuất bản hôm nay trên trang Science, các nhà nghiên cứu tại Đại học Waterloo đã tìm ra nhiều cách để giải quyết một số rào cản lớn nhằm biến tiềm năng đó thành một sản ph ẩm thực tế có thể tung ra thị trường với mục đích thương mại.

Tuy nhiên, một vấn đề nghiêm trọng là khi pin lithium-oxygen ở trong giai đoạn xả, oxygen sẽ bị chuyển thành superoxide và sau đó là lithium peroxide, những hợp chất phản ứng với nhau làm ăn mòn các thành phần của pin theo thời gian. Điều này cũng gián tiếp giới hạn khả năng sạc pin và tính ứng dụng thực tế của nó.

Để giải quyết vấn về này, các nhà nghiên cứu đã đổi một cathode (cực âm) bằng carbon sang một cathode bằng nickel oxide và được hỗ trợ bởi một lưới thép không gỉ. Họ còn dùng muối nóng chảy làm chất điện phân – một thành phần của pin cho phép các ion dương đã sạc di chueyenr giữa các điện cực – và tăng nhiệt độ hoạt động của pin lên 150 độ C.

Nhờ những thay đổi nói trên, pin lithium-oxygen mới có thể đạt được số chu kỳ sạc cao gấp 3 lần so với các pin lithium-oxygen đời đầu. Các nhà nghiên cứu còn tìm ra cách để tăng năng lượng lưu trữ trong mỗi viên pin thêm hơn 50%.

“Phát minh này mở ra những cơ hội lớn để tạo ra những công nghệ pin mới có thể đánh bại pin lithium-ion và các công nghệ lưu trữ khác” – các nhà nghiên cứu của MIT cho biết.

Tuy nhiên, tiến trình cải tiến trong lĩnh vực pin hiện đang cực kỳ chậm, phải mất nhiều năm mới đưa những tiến bộ đầy hứa hẹn từ phòng thí nghiệm lên các sản phẩm thương mại. Cụ thể, những viên pin lithium-ion vẫn cần phải đạt được số chu kỳ sạc cao hơn nữa mới có thể cạnh tranh với các sản phẩm khác trên thị trường ngày nay.

Linda Nazar, một đồng tác giả của nghiên cứu, nhấn mạnh rằng các nhà nghiên cứu vẫn chưa tìm ra một thiết kế hợp lý cho sản phẩm pin lithium-oxygen thương mại – mà theo cô thì phải hơn 15 năm nữa mới xuất hiện.

“ Có lẽ chúng tôi chẳng bao giờ thương mại hoá được, khi mà pin của chúng tôi được thiết kế – nhưng quan trọng hơn là concept này được kỳ vọng sẽ mở ra những thiết kế mới phục vụ cho tương lai sau này” – cô nói.

Tham khảo: TechnologyReview