Chế tạo thành công pin kẽm không khí, trữ điện gấp 5 lần pin lithium-ion

Các kỹ sư hoá học tại trường Đại học Sydney và Đại học Công nghệ Nanyang của Singapore vừa phát triển thành công công nghệ pin sạc "kẽm không khí" (zinc-air) mới có thể được áp dụng vào các thiết bị điện tử thay cho pin lithium - ion như hiện nay.

Theo giáo sư Yuan Chen - tác giả của công trình nghiên cứu này - pin kẽm không khí trước đây thường được sản xuất bằng các thành phần kim loại đắt đỏ như Platinum và Iridium Oxide, do đó chỉ được ứng dụng một cách rất hạn chế trên các thiết bị điện tử nhỏ như máy hỗ trợ thính giác hay tín hiệu đường tàu.

Công trình nghiên cứu mới này đã đưa ra một giải pháp mới, trong đó thay thế các thành phần đắt đỏ bởi các thành phần giá thấp hơn nhưng có hiệu suất cao, được sản xuất thông qua quá trình kiểm soát thành phần, kích thước, và sự kết tinh Oxides kim loại như sắt, cobalt, nickel. Do đó, viên pin kẽm không khí mới này có thể "khắc phục sự phát triển oxy chậm và phản ứng giảm oxy (OER / ORR) trong nhiều thiết bị chuyển đổi năng lượng điện" - bài nghiên cứu cho hay.

Pin kẽm không khí hoạt động trên nguyên tắc oxy hoá kẽm bằng không khí.

Việc thử nghiệm viên pin mới này cũng cho kết quả khả quan, với độ chai pin chỉ 10% sau 60 cycles sạc/rã trong vòng 120 tiếng. Từ đó có thể thấy khả năng ứng dụng của nó lên các thiết bị điện tử di động là rất khả thi.

"Phương thức của chúng tôi giúp tạo ra những thành phần giá rẻ nhưng hiệu suất cao, dùng trong chế tạo pin. Chúng tôi đang tiếp tục giải quyết một số vấn đề nho nhỏ khác liên quan mặt công nghệ để có thể tạo ra những loại pin kim loại không khí bền vững hơn nữa cho con người" - Tiến sỹ Li Wei, đồng tác giả cho biết.

Pin kẽm không khí là một loại pin thuộc họ kim loại không khí, hoạt động trên nguyên tắc oxy hoá kẽm bằng không khí. Loại pin này có giá thành sản xuất rẻ hơn so với pin lithium - ion (loại pin cực kỳ phổ biến được sử dụng trên các thiết bị điện tử ngày nay), trữ được lượng điện năng gấp 5 lần so với pin lithium ion và thân thiện với môi trường hơn nhiều.

Trong khi đó, pin lithium ion thì nhẹ và hiệu quả hơn trong việc phát năng lượng, do đó nó được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị smartphone, hay thậm chí là các loại xe chạy điện sản xuất bởi Tesla. Tuy nhiên, pin lithium ion lại có chứa các nguyên liệu bị nén dưới áp lực cao và dễ bốc cháy, do đó có thể gây ra những hậu quả đáng tiếc khi pin bị chạm mạch bên trong. Một ví dụ cho vấn đề này chính là lỗi pin trên chiếc Samsung Galaxy Note 7, khiến máy phát nổ và cuối cùng bị khai tử bởi chính Samsung. Trong một bản báo cáo mới đây thì Samsung cho biết các viên pin lithium ion của hãng đã bị lỗi dẫn đến chạm mạch và gây nổ máy.

Một vài loại pin khác có thể thay thế lithium ion như pin magie, với điểm mạnh là không bị "chai" khi sạc quá nhiều, hay pin graphene thường được dùng trong các cấu trúc electrode cấp cao.