Trung Quốc: Phát triển pin làm từ canxi có thể sạc lại

Tờ Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng (Hong Kong, Trung Quốc) đưa tin nhóm nghiên cứu này còn tích hợp thiết bị canxi-oxy vào sợi để tạo ra loại pin dệt linh hoạt, có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh. Loại pin canxi này có thành phần là kim loại có canxi gấp 2.500 lần so với lithium. Nó có thể sạc và phóng điện ổn định hoàn toàn 700 lần ở nhiệt độ phòng. Đây là lần đầu tiên công nghệ dựa trên canxi đạt được con số này.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Fudan lập luận trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature rằng loại pin canxi này có tiềm năng trở thành “công nghệ lưu trữ năng lượng bền vững, đầy hứa hẹn”. Nghiên cứu được kỳ vọng sẽ mở đường cho các công nghệ pin rẻ và an toàn hơn pin lithium-ion trong khi vẫn cung cấp công suất năng lượng tương đương về mặt lý thuyết.

Pin lithium-ion vốn được biết đến với mật độ năng lượng cao hay khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn so với trọng lượng hoặc kích thước. Đây cũng là loại pin được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới. Tuy nhiên, việc đảm bảo nguồn cung cấp lithium là rất quan trọng để mở rộng các ngành công nghiệp bền vững như lưu trữ năng lượng tái tạo và xe điện.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) dự báo tình trạng thiếu lithium vào năm 2024 do nhu cầu về xe điện tăng cao, cũng như trong bối cảnh trữ lượng toàn cầu bị đẩy về mức 0. Bên cạnh đó, việc khai thác lithium cũng là một quá trình tốn kém. Nhóm nghiên cứu từ Đại học Fudan cho biết, trong số các loại pin làm từ canxi, hệ thống canxi-oxy của công nghệ mới này có mật độ năng lượng lý thuyết cao nhất. Điều này là do nhiên liệu của pin được lấy từ oxy trong không khí chứ không phải từ vật liệu được lưu trữ bên trong pin.

Các nhà khoa học Trung Quốc chế tạo ra pin dựa trên canxi có thể sạc và xả khoảng 700 lần ở nhiệt độ phòng. Ảnh minh họa

Công nghệ pin mới cũng giải quyết một trong những nhược điểm cố hữu của pin canxi-oxy từ trước tới nay là không thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng. Nhóm nghiên cứu cho hay, việc tìm ra chất điện phân - thành phần trong pin cho phép sạc và xả không gây ra phản ứng canxi làm hạn chế dung lượng pin là thách thức lớn. Để giải quyết vấn đề này, nhóm từ Đại học Fudan đã tạo ra chất điện phân lỏng, có thể chứa cả thành phần canxi và oxy của pin. Nhờ đó, pin sạc mà họ sản xuất có thể cung cấp giải pháp thay thế rẻ hơn cho pin dựa trên lithium với tiềm năng ứng dụng trên phạm vi rộng. 

Ngoài ra, sau khi đặt các thành phần của pin lên sợi, các nhà nghiên cứu nhận thấy pin sợi của họ có thể hoạt động ổn định ngay cả khi bị uốn cong từ 0 đến 180 độ. "Pin canxi-oxy được đề xuất hoạt động ổn định trong không khí và có thể chế tạo thành dạng sợi linh hoạt để tạo thành pin dệt cho các hệ thống thiết bị đeo tân tiến", nhóm nghiên cứu cho biết.

Mặc dù hiệu suất và dung lượng pin canxi-oxy vẫn còn hạn chế nhưng nhóm nghiên cứu cho biết kỹ thuật tiếp theo có thể cải thiện hoạt động của pin và nghiên cứu của họ cũng mở ra nhiều con đường hơn để sản xuất pin canxi bằng các vật liệu khác.

Khánh Mai (t/h)