Phát triển chất điện phân mới hỗ trợ tái chế pin lithium dễ dàng và bền vững hơn

Tái chế pin lithium-ion dù dùng cho xe điện hay thiết bị điện tử là quá trình phức tạp, tốn kém do yêu cầu công nghệ cao, nhiệt độ lớn và nhiều loại hóa chất. Hậu quả là phần lớn pin thải bị đưa thẳng vào bãi chôn lấp.

Nhằm giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển loại chất điện phân bền vững giúp dẫn truyền ion lithium giữa hai cực của pin. Khi gặp nước, chất này tự động hình thành cấu trúc gel ổn định dẫn ion; còn trong dung môi hữu cơ, nó tan nhanh, giúp tách riêng các thành phần điện phân dễ dàng hơn.

Nhờ đó, quy trình tái chế trở nên đơn giản, ít tốn kém, thân thiện hơn với môi trường, đồng thời loại bỏ nhu cầu sử dụng các chất điện phân dễ cháy và độc hại.

Hình ảnh mô tả pin được chế tạo bằng vật liệu điện phân mới của các nhà nghiên cứu MIT.

Chất điện phân mới được tạo thành từ các phân tử aramid amphiphile (AA) và polyethylene glycol (PEG). AA tạo nên cấu trúc nanoribbon bền chắc như Kevlar, còn PEG đảm bảo khả năng dẫn ion lithium. Tuy nhiên, vật liệu này hiện chưa đạt hiệu suất cao như các pin thương mại do hiện tượng phân cực làm giảm tốc độ sạc và xả – nghĩa là nó chưa phù hợp để ứng dụng vào xe điện trong thời điểm hiện tại.

Theo tác giả Yukio Cho, đây mới chỉ là bằng chứng về tính khả thi, không phải giải pháp hoàn chỉnh. Nhóm nghiên cứu hy vọng có thể sử dụng vật liệu này như một lớp trong chất điện phân, thay vì thay thế hoàn toàn, để khởi động quá trình tái chế hiệu quả hơn.

Ngoài ra, giải pháp của MIT có thể kết hợp với các công nghệ tái chế khác. Ví dụ, Đại học Rice đã phát triển phương pháp trích xuất lithium bằng vi sóng, còn Porsche đang thử nghiệm quy trình tái chế ba giai đoạn: nghiền pin, phân tách nguyên liệu và tái sản xuất. Những bước tiến này góp phần giảm phụ thuộc vào khai thác lithium và hướng tới một hệ sinh thái pin bền vững hơn.

 An Hạ