Việc ổn định pin nhôm-ion mà các nhà nghiên cứu tại Trung Quốc thực hiện hứa hẹn mở ra hy vọng cho việc phát triển loại pin này như một giải pháp thay thế hiệu quả cho pin lithium-ion.
Pin lithium-ion, với trọng lượng nhẹ và khả năng lưu trữ điện năng lớn, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị như smartphone và xe điện. Tuy nhiên, lithium - nguyên liệu chính để sản xuất pin này - có giá thành cao và thường xuyên biến động. Bên cạnh đó pin lithium-ion còn gặp phải một số nhược điểm như cần chất điện phân dễ cháy. Trong khi đó, nhôm là nguyên tố phổ biến thứ ba trong lớp vỏ Trái đất có giá chỉ bằng khoảng một phần tư so với lithium, điều này đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng chất điện phân ion dạng lỏng có thể gây ra hiện tượng ăn mòn anot, trong khi chất điện phân dạng gel lại làm giảm độ dẫn điện. Để khắc phục những vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã thêm muối nhôm florua vào chất điện phân lỏng chứa ion nhôm, từ đó tạo ra một chất điện phân rắn ổn định.
Muối nhôm florua có cấu trúc 3D xốp giúp hấp thụ và ổn định chất lỏng, đồng thời tạo điều kiện cho các ion di chuyển, từ đó tạo ra một hợp chất rắn chống rò rỉ nhưng vẫn duy trì độ dẫn điện cao. Bên cạnh đó, các điện cực được phủ một lớp màng mỏng nhằm ngăn chặn sự hình thành tinh thể nhôm, từ đó giúp duy trì hiệu suất của pin.
Điều này hứa hẹn mở ra một tương lai mới cho ngành công nghệ pin.
Điều đáng chú ý là pin nhôm-ion mới phát triển vẫn giữ được 99% dung lượng ban đầu sau 10.000 chu kỳ sạc/xả. Nhờ vào việc sử dụng chất điện phân rắn, pin này không chỉ an toàn mà còn hoạt động bình thường ngay cả khi bị thủng hoặc tiếp xúc với nhiệt độ cao lên đến 200°C. Hơn nữa, pin nhôm-ion có khả năng tái chế cao, với hơn 80% nhôm và muối nhôm florua từ pin đã qua sử dụng có thể được thu hồi.
Mặc dù pin nhôm-ion có tuổi thọ cao hơn và dễ sản xuất hơn so với pin lithium-ion nhưng các nhà nghiên cứu vẫn cho rằng việc cải thiện mật độ năng lượng của loại pin này là một thách thức cần được giải quyết trước khi đưa vào ứng dụng thực tế.
CÙNG CHUYÊN MỤC
