Phát hiện mới về pin hứa hẹn mở ra cuộc cách mạng cho ngành công nghiệp điện tử

Các nhà khoa học từ lâu đã kỳ vọng sẽ tạo ra được pin thể rắn từ lithium và lưu huỳnh. Do tính hiệu quả và chi phí thấp, loại pin này được đánh giá cao hơn so với pin lithium-ion hiện hành, sử dụng trong các thiết bị điện tử quen thuộc như điện thoại và xe ô tô.

Pin lithium-lưu huỳnh có thể dự trữ năng lượng gấp đôi so với các loại pin thông thường, điều này đồng nghĩa với việc xe điện sử dụng chúng sẽ nâng phạm vi hoạt động lên 2 lần mà không làm tăng khối lượng xe.

Loại pin này cũng được chế tạo từ các vật liệu phổ biến, khiến chúng trở nên thân thiện với môi trường, dễ dàng sản xuất và có giá thành tối ưu hơn.

Tuy nhiên, hạn chế của pin lithium-lưu huỳnh nằm ở việc chế tạo cực âm lưu huỳnh. Lưu huỳnh là một chất dẫn điện kém, chất liệu này có thể dãn nở và co lại khi tích điện, dễ dẫn đến hư hỏng cấu trúc và hoạt động thiếu chắc chắn.

Vượt qua những thách thức trên, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Năng lượng và Năng lượng bền vững tại Đại Học California San Diego (Mỹ) đã phát triển một loại vật liệu dẫn mới: tinh thể cấu thành từ lưu huỳnh và iốt. Việc cấy phân tử iốt vào cấu trúc lưu huỳnh tinh thể đã giúp loại vật chất này dẫn điện gấp 100 tỉ lần so với chỉ riêng lưu huỳnh.

Ping Liu, Giáo sư Kỹ thuật nano, Giám đốc Trung tâm Năng lượng và Năng lượng bền vững tại Đại Học California San Diego, cho biết: “Chúng tôi rất phấn khích trước phát hiện về chất liệu mới này. Sự gia tăng đáng kể về hiệu suất dẫn điện lưu huỳnh là một bất ngờ và rất thú vị xét về mặt khoa học”.

Không chỉ vậy, các tinh thể này hóa lỏng ở nhiệt độ thấp, chỉ 65 độ C, vậy nên có thể làm nóng chảy chúng sau khi sạc, cho phép phục hồi sau quá trình sạc cường độ cao để giảm thiểu các vấn đề hư hỏng do sạc và sử dụng nhiều lần.

Các nhà nghiên cứu đánh giá vẫn chưa đủ khả năng để pin thể rắn có thể sử dụng cho ô tô, nhưng phát hiện mới này đã đem đến những tiềm năng nhất định để viễn cảnh đó sẽ xảy ra trong tương lai.

“Phát hiện này có thể giải quyết những chướng ngại lớn nhất đối với việc áp dụng pin thể rắn lithium-lưu huỳnh bằng cách tăng đáng kể tuổi thọ của pin”. Đồng tác giả nghiên cứu, nhà khoa học Viện Nghiên cứu Honda Hoa Kỳ, Christopher Brooks cho hay: “Khả năng tự phục hồi đơn giản chỉ bằng cách tăng nhiệt độ có thể kéo dài đáng kể vòng đời của pin, mở ra những tiền đề đầy tiềm năng cho việc ứng dụng pin thể rắn vào đời sống”.