Pin sạc thế hệ mới an toàn hơn pin Lithium-ion

2 giờ trướcBài gốc

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố chế tạo thành công mẫu thử nghiệm pin ion hydride (H-) sạc lại được đầu tiên trên thế giới. Đây là thành tựu được kỳ vọng sẽ mở đường cho một thế hệ thiết bị điện hóa mới, hiệu quả và an toàn hơn.

Ion hydride (H⁻) từ lâu đã thu hút sự chú ý của giới nghiên cứu như một chất mang điện tích tiềm năng cho các thiết bị lưu trữ năng lượng trong tương lai, nhờ vào khối lượng cực kỳ thấp và điện thế oxy hóa-khử cao. Tuy nhiên, trước đây việc phát triển công nghệ này đã bị giới hạn nghiêm trọng do không tìm được chất điện phân nào có thể đồng thời đáp ứng được yêu cầu về tốc độ di chuyển ion nhanh, độ ổn định nhiệt cao và khả năng tương thích với các điện cực.

Với thiết kế lõi-vỏ độc đáo, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công pin hydride-ion dạng rắn, đạt hiệu suất cao và khả năng hoạt động tại nhiệt độ phòng.

Nhóm nghiên cứu hiện đã giải quyết được thách thức cốt lõi này bằng cách phát triển một loại chất điện phân ion hydride composite cấu trúc lõi-vỏ (core-shell structure) mới. Thiết kế sáng tạo, lấy cảm hứng từ cấu trúc dị thể, đã tạo ra vật liệu 3CeH3@BaH2, trong đó một lớp vỏ mỏng BaH2 bao bọc CeH3. Cấu trúc này tận dụng độ dẫn ion hydride cao vốn có của CeH3 và sự ổn định của BaH2, cho phép ion hydride di chuyển nhanh chóng ngay cả ở nhiệt độ phòng, đồng thời duy trì độ ổn định nhiệt và điện hóa vượt trội.

Từ vật liệu đột phá này, các nhà khoa học đã lắp ráp thành công mẫu pin ion hydride thể rắn hoàn toàn hoạt động ở nhiệt độ phòng. Pin mẫu có cấu hình CeH2|3CeH3@BaH2|NaAlH4, sử dụng NaAlH4 - một vật liệu lưu trữ hydro cổ điển làm thành phần hoạt động cho cực dương. Kết quả thử nghiệm cho thấy pin thể hiện hiệu suất ấn tượng, cực dương đạt dung lượng phóng điện ban đầu là 984mAh/g ở nhiệt độ phòng và vẫn duy trì được mức 402mAh/g sau 20 chu kỳ sạc-xả.

Trong cấu hình xếp chồng, điện áp hoạt động của pin đạt tới 1,9V, đủ khả năng cung cấp năng lượng cho một đèn đi-ốt phát quang (LED) màu vàng. Đây là một minh chứng thuyết phục về tiềm năng ứng dụng thực tế của công nghệ mới.

Quan trọng hơn, việc sử dụng ion hydro làm chất mang điện tích giúp công nghệ pin này tránh được sự hình thành gai dendrite—vấn đề an toàn lớn và nguyên nhân chính gây ra đoản mạch trong các loại pin lithium-ion hiện đại. Với khả năng tùy chỉnh tính chất của các vật liệu dựa trên hydride, pin ion hydride nắm giữ tiềm năng to lớn trong việc cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng sạch, hiệu quả và bền vững cho tương lai.

Quỳnh Lâm

Theo Tổng hợp

Nguồn DNSG : https://doanhnhansaigon.vn/pin-sac-the-he-moi-an-toan-hon-pin-lithium-ion-325227.html