Các nhà nghiên cứu tại Đại học Flinders (Úc) vừa công bố một loại pin sạc kẽm-iốt dạng dung dịch (AZIB) với hiệu suất cao, an toàn và bền vững, hứa hẹn sẽ là giải pháp thay thế cho pin lithium-ion (LIB) trong lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Đặc biệt, loại pin này có khả năng duy trì tới 60.000 chu kỳ sạc-xả và có thể sạc đầy chỉ trong 3 phút.
Phó giáo sư hóa học Zhongfan Jia, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: "Pin kẽm-iốt dạng dung dịch đang dần trở thành một lựa chọn khả thi cho việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Chúng tôi hiện hợp tác với ngành công nghiệp để phát triển nguyên mẫu cho hệ thống pin này".
Chi phí cho pin kẽm-iốt rẻ hơn nhiều so với pin lithium-ion
ẢNH: TẠO BỞI GEMINI
Mặc dù pin lithium-ion đang chiếm ưu thế trong các phương tiện điện và thiết bị di động, chúng cũng gây ra nhiều vấn đề như chi phí cao, nguy cơ cháy nổ và lượng rác thải môi trường lớn. Tại Úc, khoảng 3.300 tấn rác thải pin lithium được tạo ra mỗi năm và con số này dự kiến tăng lên hơn 136.000 tấn vào năm 2036.
Giải quyết nhược điểm pin kẽm-iốt
Pin kẽm-iốt cung cấp một giải pháp an toàn hơn, không bắt lửa, nhưng trước đây gặp phải vấn đề "hiệu ứng con thoi", trong đó các polyiodine rò rỉ qua màng ngăn pin, làm giảm hiệu suất theo thời gian. Nhóm nghiên cứu đã khắc phục vấn đề này bằng cách phát triển một vật liệu chủ từ polyme gốc cyclodextrin, có khả năng phân hủy sinh học từ tinh bột, giúp giữ lại và giải phóng các polyhalide mà không gây rò rỉ.
Hệ thống này không chỉ giảm thiểu hiện tượng vận chuyển polyiodide mà còn cho phép tạo ra các pin kẽm-iốt bền vững và lâu dài. Các thông số hiệu năng cho thấy pin hoạt động ở điện áp từ 1,3 đến 1,4 volt, cung cấp dung lượng 200 mAh/g trong hơn 8.000 chu kỳ khi sạc đầy trong 7 phút. Nếu giảm dung lượng xuống 150 mAh/g, pin có thể đạt hơn 60.000 chu kỳ với chế độ sạc siêu nhanh 3 phút.
Pin kẽm-iốt không chỉ an toàn và tiết kiệm chi phí mà còn có hiệu suất tương đương hoặc vượt trội hơn so với pin lithium-ion. Với nguồn nguyên liệu dồi dào và chi phí thấp, pin kẽm-iốt có tiềm năng trở thành tiêu chuẩn toàn cầu trong lưu trữ năng lượng.
Hiện tại, phòng thí nghiệm Flinders đang hợp tác với các đối tác trong ngành để xây dựng một nền tảng nguyên mẫu thương mại, mở ra triển vọng cho một tương lai năng lượng xanh không phụ thuộc vào kim loại quý hiếm và dễ cháy.
Bình luận (0)