Bước tiến lớn trong sản xuất pin siêu nhẹ

Yang Shao-Horn, phó giáo sư ngành cơ khí và vật liệu làm việc tại MIT cho biết rất nhiều nhóm đã nghiên cứu pin lithium-air, một công nghệ có tiềm năng sẽ tạo ra loại pin có điện năng lớn. Nhưng họ vẫn chưa hiểu rõ về những chất có thể tạo ra phản ứng hóa điện ở hai đầu cực của loại pin này.

Các nhà nghiên cứu của Học viên công nghệ Massachusetts (MIT) đã chế tạo ra loại pin có tỷ trọng năng lượng gấp 3 lần các loại pin thông thường. 

Tuần qua, Shao-Horn cùng nhóm của mình đã công bố một kết quả nghiêm cứu cho thấy nếu vàng hay platin được dùng làm chất xúc tác ở hai đầu cực sẽ có hoạt tính mạnh hơn và sẽ cho hiệu suất cao hơn điện cực làm từ carbon thông thường. Ngoài ra, nghiên cứu này cũng sẽ tạo tiền đề cho việc tìm ra những chất làm điện cực tốt hơn, có thể là hợp kim vàng và platin, hoặc các kim loại khác, hoặc các oxit kim loại, và những nguyên liệu thay thể rẻ hơn.

Một vấn đề quan trọng khi phát triển loại pin này là sự an toàn. Lithium ở thể rắn dùng trong pin lithium-air có thể gây ra phản ứng rất mạnh chỉ với một lượng nước rất nhỏ. Đây không phải là vấn đề với loại pin lithium-ion vì cực âm được làm bằng các chất hữu cơ. Shao-Horn cho biết có thể thay  thế lithium ở thể rắn bằng than chì hay một chất bền hơn để tạo ra kết cấu an toàn hơn.

Ngoài ra, còn rất nhiều vấn đề phải được quan tâm trước khi pin lithium-air trở thành một sản phẩm thương mại. Vấn đề lớn nhất là phát triển một hệ thống có thể duy trì điện năng  sau nhiều lần nạp điện và phóng điện, đủ để có thể dùng trong xe cộ hay các thiết bị điện tử.

Các nhà nghiên cứu cũng cần xem xét một cách tỉ mỉ chu trình nạp điện và phóng điện, để xem các hợp chất nào được tạo ra, tạo ra ở đâu và phản ứng ra sao với các hợp chất khác trong hệ thống.

Gholam-Abbas Nazri, một nhà nghiên cứu thuộc trung tâm nghiên cứu và phát triển của GM ở Michigan, đã chỉ ra vấn đề mấu chốt trong việc phát triển công nghệ này: đó là tìm ra chất xúc tác phù hợp. Ông nói: “Vai trò của các chất xúc tác đang được hiểu đúng đắn hơn, điều này sẽ đóng góp quan trọng vào sự phát triển trong tương lai của công nghệ lithium-air.”

Các công ty đang nghiên cứu về pin lithium-air cho rằng công nghệ này sẽ mất 10 năm. Shao-Horn thì khằng định còn quá sớm để dự đoán sẽ mất bao lâu để đưa nó vào sử dụng rộng rãi. Bà nói: “Đây là một lĩnh vực đầy hứa hẹn, nhưng vẫn còn rất nhiều thách thức về khoa học kỹ thuật cần phải vượt qua. Nếu nó thực sự có tỷ trọng năng lượng gấp 2-3 lần pin lithium-ion, ứng dụng đầu tiên sẽ là hàng điện tử xách tay như máy tính và điện thoại di động. Và sau đó mới là đến các phương tiên giao thông khi chi phí đã giảm.”

Minh Đức (Theo sciencedaily)