Pin thể rắn: “Nâng tầm” công nghệ lưu trữ năng lượng

Một nhóm nghiên cứu Trung Quốc và Đức đã chứng minh tiềm năng ấn tượng của pin lithium-sulfur thể rắn với chất điện phân mới. Loại pin này sở hữu mật độ năng lượng cao gấp ba lần pin lithium-ion hiện tại và có thể sạc đầy chỉ trong vài chục giây.

Pin thể rắn lithium-sulfur: Tiềm năng và thách thức

Pin thể rắn lithium-sulfur có mật độ năng lượng rất lớn và được làm từ các chất phổ biến. Tuy nhiên, độ ổn định của pin sau nhiều lần sạc và hiệu suất thấp do tốc độ trao đổi electron chậm đã cản trở việc ứng dụng thực tế của loại pin này.

Chất điện phân mới: “Cú hích” cho pin thể rắn

Giờ đây, một loại chất điện phân mới có thể tăng tốc phản ứng hóa học trong pin thể rắn lithium-sulfur, giúp khắc phục những hạn chế và mang lại hiệu suất vượt trội. Chất điện phân thể rắn này được làm từ bo, lưu huỳnh, lithium, photpho và iot, có dạng thủy tinh và không có cấu trúc tinh thể nhưng vẫn ở thể rắn và có đặc tính của chất lỏng.

Sạc “siêu tốc”, tuổi thọ “siêu bền”

Nghiên cứu của các nhà khoa học từ Đại học Bắc Kinh (Trung Quốc), Đại học Giessen và Viện Công nghệ Karlsruhe (Đức) cho thấy pin mới có thể được sạc tới 25.000 lần, tùy thuộc vào tốc độ sạc. Sau đó, dung lượng pin còn lại giảm xuống còn khoảng 80%.

Trong trường hợp tốt nhất, mật độ năng lượng của loại pin này cao gấp ba lần so với pin lithium-ion hiện nay. Nghiên cứu cũng cho thấy tốc độ sạc cực kỳ nhanh, có thể chỉ mất chưa đến 1 phút để sạc đầy. Cụ thể, thời gian sạc có thể chỉ còn 24 giây với một số giá trị nhất định, và ngay cả khi đó, mật độ năng lượng vẫn tương đương với pin hiện tại.

Tuy nhiên, để tối đa hóa tuổi thọ của pin, một chu kỳ sạc nên kéo dài 12 phút. Điều này có nghĩa là pin thể rắn có thể được sạc 7 lần/ngày trong hơn 10 năm.

Từ phòng thí nghiệm đến thực tế

Những phát hiện này cho thấy vẫn còn rất nhiều tiềm năng chưa được khai thác trong nghiên cứu pin. Tuy nhiên, đây mới chỉ là các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm trên một nguyên mẫu được làm từ các vật liệu thử nghiệm. Có lẽ sẽ mất một thời gian nữa để công nghệ này được ứng dụng vào thực tế và trở nên phổ biến với mức giá hợp lý.

Pin thể rắn lithium-sulfur với chất điện phân mới là một bước đột phá trong công nghệ lưu trữ năng lượng. Với mật độ năng lượng cao, tốc độ sạc nhanh và tuổi thọ lâu dài, loại pin này hứa hẹn sẽ “cách mạng hóa” nhiều lĩnh vực, từ xe điện đến thiết bị di động và lưu trữ năng lượng tái tạo.