Theo nghiên cứu đăng tải trên tạp chí Nature Communications, nhóm chuyên gia đã phát triển thành công một thiết kế pin mới sử dụng các polyme hữu cơ cộng hóa trị tổng hợp làm cực dương cho ion magie và canxi, thay cho các vật liệu truyền thống.
So với pin lithium-ion, pin gốc nước vốn được đánh giá an toàn hơn nhờ nguy cơ cháy nổ thấp và chi phí đầu tư ban đầu rẻ hơn. Tuy nhiên, công nghệ này trước đây tồn tại hạn chế lớn là mật độ năng lượng thấp và dễ xuống cấp do dung dịch điện phân có xu hướng chuyển thành môi trường axit hoặc kiềm mạnh, khiến pin bị ăn mòn từ bên trong.
Nhóm nghiên cứu cho biết thiết kế mới đã khắc phục được nhược điểm trên bằng việc sử dụng dung dịch điện phân trung tính có độ pH chính xác ở mức 7.0. Điều này giúp loại bỏ các điều kiện hóa học cực đoan vốn là nguyên nhân gây mòn và hư hại pin.
Hợp chất được sử dụng trong cấu trúc pin là hexaketone tetraaminodibenzo-p-dioxin. Vật liệu này có khả năng duy trì cấu trúc phẳng ổn định trong suốt quá trình hoạt động, qua đó hạn chế tình trạng suy giảm dung lượng thường thấy ở các thiết bị điện tử như điện thoại thông minh.
Theo tính toán của các nhà khoa học, với mức sử dụng trung bình khoảng 1,1 chu kỳ sạc mỗi ngày, loại pin này có thể duy trì hoạt động tới khoảng 300 năm trước khi cần thay mới.
Một điểm đáng chú ý khác là dung dịch điện phân được sử dụng hoàn toàn không độc hại và có thể thải trực tiếp ra môi trường. Nhóm nghiên cứu cho biết chất này an toàn đến mức thậm chí có thể dùng làm nước ngâm đậu phụ trong chế biến thực phẩm mà không gây nguy hiểm cho sức khỏe.
Dù đạt được nhiều thông số ấn tượng, công nghệ pin mới vẫn đối mặt với không ít thách thức trước khi có thể thương mại hóa rộng rãi. Hạn chế lớn nhất hiện nay là khả năng lưu trữ năng lượng vẫn thấp hơn các hệ thống lithium-ion hiện hành.
Ngoài ra, một viên pin có tuổi thọ kéo dài hàng thế kỷ nhưng kích thước lớn hơn đáng kể có thể gặp bất lợi trong những ứng dụng yêu cầu tiết kiệm không gian. Bên cạnh đó, chi phí sản xuất các polyme hữu cơ chuyên dụng vẫn chưa được xác định rõ, trong khi việc mở rộng quy mô sản xuất có thể kéo theo nhiều rào cản kinh tế mới.
Bình luận
0