Các nhà nghiên cứu của Đại học Monash ở Úc đã phát triển một thiết kế pin lithium-lưu huỳnh mới cần ít lithium hơn nhưng cung cấp nhiều năng lượng hơn trên một đơn vị thể tích (mật độ năng lượng cao). Bên cạnh đó, pin cũng có tuổi thọ lâu hơn và có thể được sản xuất với giá chỉ bằng một nửa so với công nghệ pin lithium-ion phổ biến hiện nay.
Các nhà nghiên cứu Úc đã tạo ra bước đột phá về pin Li-S
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật của Đại học Monash đã phát triển một thiết kế mới cho pin lithium-lưu huỳnh (Li-S) với cực dương là lá kim loại lithium phủ polyme xốp nano giúp cải thiện đáng kể số lần sạc của pin.
Declan McNamara – trưởng nhóm nghiên cứu đã so sánh với các hệ thống cực dương lithium được phủ tương tự. Kết quả cho thấy, tế bào phủ polymer thể hiện hiệu suất vượt trội trên một loạt các hệ thống. Điều này mang đến một bước tiến mới cho pin Li-S, đó là tính hiệu quả cao và dễ sản xuất.
Với tiềm năng kết hợp kim loại lithium và lưu huỳnh để cung cấp mật độ năng lượng cao hơn so với pin lithium-ion, công nghệ pin Li-S đã thu hút mạnh mẽ các nhà nghiên cứu và những nhà sản xuất thương mại cùng phát triển.
Tuy nhiên, công nghệ này cũng có những hạn chế. Nguyên nhân là do, thông thường pin Li-S có chứa cực dương là lithium (điện cực âm) và cực âm là lưu huỳnh (điện cực dương) với một lớp ngăn cách. Khi pin sạc và xả, lithium và lưu huỳnh sẽ phản ứng dẫn đến hình thành polysulfide, từ đó làm giảm nhanh chóng hiệu suất của pin.
Từ các thí nghiệm của mình, nhà nghiên cứu McNamara cho biết: Lithi kim loại giống như một con dao hai lưỡi. Lithium chứa nhiều năng lượng, nhưng nếu dùng pin kém, năng lượng này sẽ bị lãng phí cho các phản ứng phụ. Mặt khác, nếu năng lượng được truyền chính xác, nó có thể tạo ra những thiết bị lưu trữ năng lượng có hiệu quả đáng kinh ngạc với chi phí sản xuất thấp hơn nhiều.
Thiết kế pin lithium-lưu huỳnh mới
Đối với cấu hình pin Li-S mới, các nhà nghiên cứu đã phủ lên cực dương lá lithium một loại polyme xốp nano, cho phép các ion lithium di chuyển qua đó, đồng thời bảo vệ cực dương khỏi các hợp chất lưu huỳnh ăn mòn.
Vật liệu polyme mới này có các lỗ nhỏ có kích thước nhỏ hơn một nanomet, cho phép các ion lithium di chuyển tự do đồng thời ngăn chặn các hóa chất khác có thể tấn công lithium. Lớp phủ polyme này cũng hoạt động như một khung đỡ cho lithium và giúp nó sạc và xả liên tục.
Với lớp phủ polyme xốp nano, thiết kế pin Li-S mới có thể duy trì công suất với số lần sạc được cải thiện 275 chu kỳ. Đặc biệt, thiết kế mới cũng giúp làm giảm lượng lithium cần thiết để sản xuất ra pin, không cần niken, coban hoặc các khoáng chất khác. Giúp làm giảm giá thành sản phẩm và hỗ trợ bảo vệ môi trường.
Qua nghiên cứu lần này, có thể thấy việc phát triển pin Li-S có thể mang đến những đột phá tích cực cho các hệ thống lưu trữ năng lượng. Hướng đến việc áp dụng rộng rãi pin Li-S hơn trong cuộc sống.
Tuy nhiên, để phát triển rộng rãi loại pin này và đưa vào các dự án thương mại và công nghiệp, các nhà nghiên cứu sẽ cần cải thiện những hạn chế đang tồn tại trên pin. Do đó, tính đến thời điểm hiện tại pin lithium-ion vẫn là công nghệ phổ biến nhất.
Nhập thông tin liên hệ chúng tôi