Siêu pin của tương lai sẽ được làm từ nước biển?

Chúng ta đều biết pin lithium ion (Li-ion) có thể sạc lại và hiệu quả trong điện thoại thông minh, máy tính xách tay và cả trong xe điện.

Thật không may, lithium là một nguồn tài nguyên hạn chế, vì vậy nó sẽ là một thách thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thế giới về pin tương đối rẻ. Do đó, các nhà nghiên cứu hiện đang tìm kiếm các lựa chọn thay thế cho pin Li-ion.

Một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn là thay thế lithium bằng natri kim loại – để tạo ra pin Na-ion. Natri được tìm thấy với số lượng lớn trong nước biển và có thể dễ dàng chiết xuất từ ​​nó.

“Pin Na-ion vẫn đang được phát triển và các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tăng thời gian sử dụng, giảm thời gian sạc và tạo ra pin có thể cung cấp nhiều wat”, trưởng nhóm nghiên cứu Dorthe Bomkeept Ravnsbæk của Khoa Vật lý, Hóa học và Dược phẩm cho biết. tại Đại học Nam Đan Mạch.

Cô và nhóm của mình đang tập chung với việc phát triển các loại pin sạc mới và tốt hơn có thể thay thế pin Li-ion được sử dụng rộng rãi ngày nay.

Để pin Na-ion trở thành một chất thay thế, phải phát triển vật liệu điện cực tốt hơn – thứ mà cô và các đồng nghiệp từ Đại học Công nghệ và Viện Công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ, đã xem xét trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí ACS Ứng dụng Vật liệu năng lượng .

Nhưng trước khi xem xét chi tiết của nghiên cứu này, chúng ta hãy xem tại sao pin Na-ion có khả năng trở thành thành công lớn tiếp theo của pin.

Dorthe giải thích: “Một lợi thế rõ ràng là natri là một nguồn tài nguyên rất sẵn có, được tìm thấy với số lượng rất lớn trong nước biển. Mặt khác, lithium là một nguồn tài nguyên hạn chế chỉ được khai thác ở một vài nơi trên thế giới”. Bomkeept Ravnsbæk.

Một ưu điểm khác là pin Na-ion không cần coban, vẫn cần trong pin Li-ion. Phần lớn coban được sử dụng ngày nay để sản xuất pin Li-ion, được khai thác tại Cộng hòa Dân chủ Congo, nơi nổi loạn, khai thác vô tổ chức và lao động trẻ em tạo ra sự không chắc chắn và vô đạo đức liên quan đến thương mại coban của đất nước.

Nó cũng dựa vào mặt tích cực là pin Na-ion có thể được sản xuất tại cùng các nhà máy sản xuất pin Li-ion ngày nay. Trong nghiên cứu mới của họ, Dorthe Bomkeept Ravnsbæk và các đồng nghiệp của cô đã nghiên cứu một vật liệu điện cực mới dựa trên sắt, mangan và phốt pho. Điều mới về vật liệu này là việc bổ sung nguyên tố mangan, nó không chỉ giúp pin có điện áp cao hơn (vôn), mà còn làm tăng công suất của pin và có khả năng cung cấp nhiều watt hơn. Điều này là do các biến đổi xảy ra ở cấp độ nguyên tử trong quá trình phóng điện và tích điện bị thay đổi đáng kể bởi sự hiện diện của mangan.

“Hiệu ứng tương tự đã được nhìn thấy trong pin Li-ion, nhưng rất đáng ngạc nhiên là hiệu ứng được giữ lại trong pin Na-ion, vì tương tác giữa điện cực và ion Na-ion rất khác so với ion Li-ion”. Dorthe Bomkeept Ravnsbæk nói.

Cô ấy sẽ không thử và dự đoán khi nào chúng ta có thể mong đợi tìm thấy pin Na-ion dựa trên nước biển trong điện thoại và xe điện, bởi vì vẫn còn một số thách thức phải giải quyết.Một thách thức là khó có thể tạo ra pin Na-ion nhỏ. Nhưng pin lớn cũng có giá trị – ví dụ, khi nói đến việc lưu trữ năng lượng gió hoặc mặt trời.

Do đó, vào năm 2019, một pin Na-ion khổng lồ 100 kWh như vậy đã được khánh thành để được các nhà khoa học Trung Quốc thử nghiệm tại Trung tâm nghiên cứu vật lý đồng bằng sông Dương Tử. Pin khổng lồ bao gồm hơn 600 pin Na-ion được kết nối và nó cung cấp năng lượng cho tòa nhà chứa trung tâm. Dòng điện được lưu trữ trong pin là dòng điện dư từ lưới chính.

Theo Sciencedaily