Đột phá trong công nghệ pin lithium-lưu huỳnh có tính ổn định và đạt 80% công suất

(VietQ.vn) - Các nhà nghiên cứu Trung Quốc và Đức đã công bố bước đột phá đáng kể trong công nghệ pin lithium-lưu huỳnh, chứng minh tính ổn định và hiệu suất được cải thiện.
Cảnh báo AI được sử dụng để tinh chỉnh, nâng cấp các chiêu trò tấn công mạng
Vincom đón Tết Ất Tỵ 2025 với loạt ưu đãi ‘sập sàn’
SeABank ra mắt Định vị giá trị mới dành cho khách hàng SeAPremium và tổ chức giải golf kết nối cộng đồng tinh hoa
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, loại pin lithium-lưu huỳnh mới sử dụng chất điện phân rắn, mà họ phát hiện ra rằng có thể giải quyết hầu hết vấn đề về độ hòa tan của các hợp chất trung gian. Lithium đã chứng minh là vật liệu tuyệt vời trong thế giới pin trong vài thập kỷ qua.
Điều này đặc biệt đúng trong thế giới pin thể rắn đang phát triển. Tuy nhiên, trong khi silicon đã chứng minh là rất hữu ích cho vai trò này, lưu huỳnh có thể lưu trữ nhiều lithium hơn silicon, mang đến giải pháp thay thế đầy hứa hẹn mặc dù có những thách thức. Đặc biệt, các nhà nghiên cứu chuyển sự chú ý của họ sang lưu huỳnh, từ lâu đã hấp dẫn cho nhiệm vụ này vì tính dồi dào và giá thành thấp.
Lưu huỳnh có phải là bí quyết của pin thể rắn không?
Mặc dù có tiềm năng, lưu huỳnh có xu hướng dẫn điện kém và sự giãn nở của nó trong quá trình lưu trữ lithium gây ra nhiều thách thức. Lưu huỳnh cũng có xu hướng không may là phản ứng với liti, tạo ra các hợp chất trung gian hòa tan trong hầu hết chất điện phân lỏng. Điều này không lý tưởng vì nó dẫn đến tình trạng kém hiệu quả, bao gồm tự xả và suy giảm công suất nhanh chóng.
Những vấn đề này đã hạn chế đáng kể tuổi thọ của pin lithium-lưu huỳnh xuống còn vài trăm chu kỳ. Để giúp giải quyết vấn đề này, hai nhóm nghiên cứu độc lập của Trung Quốc và Đức tin rằng họ có thể đã tạo ra bước đột phá.

Khả năng lưu trữ lithium cao hơn của lưu huỳnh khiến nó trở thành sự thay thế đầy hứa hẹn cho silicon. (Hình ảnh minh họa)
Đầu tiên là sử dụng lưu huỳnh trong pin thể rắn. Chất điện phân rắn có xu hướng có cấu trúc nguyên tử xốp, cho phép khuếch tán ion trong khi hạn chế sự di chuyển của các chất trung gian gốc lưu huỳnh quan trọng hơn. Nó cũng đi kèm với lợi ích là cải thiện đáng kể hiệu suất sạc.
Điều này đạt được bằng cách phát triển hỗn hợp thủy tinh của boron, lưu huỳnh, liti, phốt pho và iốt. Hỗn hợp sau được chứng minh là "nước sốt bí mật", đẩy nhanh quá trình truyền electron thông qua phản ứng oxy hóa khử và tăng tốc độ phản ứng ở các điện cực.
Pin thu được đã chứng minh khả năng đáng chú ý. Ngay cả trong điều kiện sạc tốc độ cao (122 độ F/50 độ C, cho phép sạc đầy chỉ trong hơn một phút), pin vẫn giữ được một nửa dung lượng so với tốc độ sạc chậm hơn.
Kết quả ấn tượng trong thử nghiệm
Nó duy trì hơn 80% công suất ban đầu sau 25.000 chu kỳ sạc/xả. Điều này vượt xa độ bền của pin lithium-ion, vốn bị suy giảm sau khoảng 1.000 chu kỳ. Bên cạnh những thành tựu này, vẫn còn nhiều câu hỏi về mật độ năng lượng của pin lithium-lưu huỳnh. Thiết lập thử nghiệm sử dụng sự kết hợp của các vật liệu, bao gồm lá kim loại indium-lithium và hỗn hợp carbon-lưu huỳnh với chất điện phân thủy tinh.
Các tính toán về công suất được báo cáo chỉ xem xét trọng lượng của lưu huỳnh, bỏ ngỏ sự không chắc chắn về trọng lượng tổng thể và hiệu suất thể tích của pin. Mặc dù những loại pin này có thể không phù hợp với các ứng dụng nhỏ gọn như điện thoại thông minh hoặc xe điện, nhưng tuổi thọ cao và khả năng sạc nhanh của chúng khiến chúng trở nên lý tưởng cho các hệ thống lưu trữ năng lượng cố định.
Pin lithium-lưu huỳnh có thể cách mạng hóa các ngành công nghiệp dựa vào giải pháp lưu trữ năng lượng bền bỉ, hiệu suất cao nếu được sản xuất hàng loạt.
Tiểu My