Bước đột phá về pin nhiệt của Trung Quốc có thể thay đổi mọi thứ

[Bùi Minh Nhật]

Công nghệ pin đã tiến rất xa trong những năm gần đây, từ pin thể rắn có mật độ năng lượng gần gấp đôi pin xe điện Tesla cho đến ý tưởng dùng bê tông tích trữ năng lượng để biến các tòa nhà thành “pin khổng lồ”. Trong số đó, pin nhiệt được đánh giá là có nhiều tiềm năng, nhưng lại vấp phải một vấn đề nghiêm trọng mang tên “hiệu ứng con thoi”.

Hiệu ứng này khiến pin dần mất dung lượng theo thời gian, làm giảm hiệu suất sạc và là lý do chính khiến pin nhiệt chưa thể phổ biến rộng rãi. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới từ các nhà khoa học Trung Quốc, được công bố trên tạp chí Advanced Science, cho thấy họ có thể đã tìm ra cách khắc phục điểm yếu này.

Để hiểu rõ ý nghĩa của nghiên cứu, cần nhìn vào bản chất của hiệu ứng con thoi. Vấn đề xảy ra khi các hợp chất polysulfide trung gian trong pin bị hòa tan, dẫn đến sự thất thoát lưu huỳnh không thể đảo ngược. Chính hiện tượng này làm pin nhanh xuống cấp và sạc kém hiệu quả hơn theo thời gian.

Trước đây, nhiều nhóm nghiên cứu đã thử cải tiến cấu trúc điện cực lưu huỳnh để hạn chế hiện tượng này. Dù một số giải pháp tỏ ra hữu ích, nhóm nghiên cứu mới cho rằng họ đã tìm được nền tảng hứa hẹn hơn, có thể giúp thiết kế các loại pin nhiệt mật độ cao trong tương lai bằng cách dùng một vật liệu catốt mới, vừa nâng hiệu suất, vừa giảm tổn thất do hiệu ứng con thoi gây ra.

Họ đã làm điều đó như thế nào​

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Wang Song và Zhu Yongping, thuộc Viện Kỹ thuật Quá trình của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, dẫn dắt, đã phát triển ý tưởng từ các nghiên cứu trước đây về việc thêm “rào chắn” bên trong pin. Mục tiêu là thay đổi cách sắp xếp vật liệu, để giảm lượng chất bị thất thoát trong quá trình hoạt động.

Cụ thể, họ tạo ra một lớp vỏ đặc biệt bao quanh các hạt bên trong pin. Lớp vỏ này cho phép những ion cần thiết di chuyển tự do, nhưng lại ngăn không cho các thành phần dễ hòa tan lan ra và gây suy hao.

Trọng tâm của thiết kế là một lớp phủ làm từ khung hữu cơ cộng hóa trị, hay COF. Đây là vật liệu xốp có cấu trúc tinh thể rõ ràng, được biến đổi thành một lớp phủ có thể che kín các “lối đi” siêu nhỏ, đồng thời vẫn cho phép ion cần thiết lưu thông dễ dàng.

Theo các nhà nghiên cứu, cách tiếp cận này tạo nền tảng vững chắc để kiểm soát tốt hơn các phản ứng bên trong pin nhiệt, đồng thời mở ra khả năng tìm kiếm vật liệu mới cho pin, thay vì chỉ phụ thuộc vào lithium.

Một bước tiến có thể thay đổi cục diện​

Pin nhiệt từ lâu đã được quan tâm vì có thể hoạt động trong những môi trường mà pin truyền thống khó chịu đựng, như vùng nhiệt độ cực đoan. Hiện nay, loại pin này đã được dùng trong lĩnh vực quân sự, hàng không vũ trụ và các thiết bị khoan giếng sâu, nơi độ ổn định và độ tin cậy phải được kiểm soát chặt chẽ.

Nhiệt độ khắc nghiệt thường gây hại cho pin thông thường, trong khi đây lại là điểm mạnh của pin nhiệt. Vì vậy, việc tìm cách vượt qua những rào cản đang kìm hãm công nghệ này là mục tiêu quan trọng đối với giới khoa học.

Dù nghiên cứu mới chưa đưa ra lời giải hoàn chỉnh, nó cung cấp một nền tảng rất hứa hẹn để cải thiện pin nhiệt trong tương lai. Nếu tiếp tục được phát triển, hướng đi này có thể giúp pin nhiệt tiến gần hơn đến ứng dụng rộng rãi trong đời sống và công nghiệp.(yahoo)

China's Thermal Battery Breakthrough Might Change Everything

Thermal batteries have major advantages in terms of durability, but they also have a serious shortcoming. Fortunately, this breakthrough might offer a solution.

tech.yahoo.com