Các nhà khoa học Trung Quốc tạo pin từ canxi để thay thế pin lithium-ion

Tờ Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng (Hong Kong, Trung Quốc) ngày 12/2 đưa tin nhóm nghiên cứu này còn tích hợp thiết bị canxi-oxy vào sợi để tạo ra loại pin dệt linh hoạt, có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh.

Loại pin canxi này có thành phần là kim loại có canxi gấp 2.500 lần so với lithium. Nó có thể sạc và phóng điện ổn định hoàn toàn 700 lần ở nhiệt độ phòng. Đây là lần đầu tiên công nghệ dựa trên canxi đạt được con số này.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Fudan lập luận trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature rằng loại pin canxi này có tiềm năng trở thành “công nghệ lưu trữ năng lượng bền vững, đầy hứa hẹn”.

Pin lithium-ion có mật độ năng lượng (khả năng lưu trữ năng lượng so với trọng lượng hoặc kích thước) khá cao và được sử dụng phổ biến trên toàn thế giới. Tuy nhiên, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đã dự báo tình trạng thiếu lithium vào năm tới do nhu cầu về xe điện tăng cao trong bối cảnh toàn thế giới hướng đến mục tiêu phát thải ròng bằng không.

Khai thác lithium cũng tốn kém và tốn nhiều nước. Pin được làm từ canxi sẽ rẻ hơn và an toàn hơn pin lithium-ion mà vẫn đạt được mức năng lượng tương đương về mặt lý thuyết.

Nhóm nghiên cứu trên khẳng định trong số các loại pin làm từ canxi, hệ thống canxi-oxy có mật độ năng lượng theo lý thuyết cao nhất. Điều này bắt nguồn từ thực tế nhiên liệu của pin được lấy từ oxy trong không khí chứ không phải từ vật liệu được lưu trữ bên trong.

Tuy nhiên, pin canxi-oxy không hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng. Nhóm nghiên cứu chia sẻ rằng việc tìm ra chất điện phân, thành phần trong pin tạo điều kiện cho sạc và xả điện, không gây ra phản ứng canxi làm hạn chế dung lượng pin, là một thách thức lớn.

Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu đã tạo ra chất điện phân gốc lỏng có thể chứa cả thành phần canxi và oxy của pin. Nhóm nghiên cứu còn bổ sung rằng pin canxi-oxy ổn định trong không khí và có thể được chế tạo thành sợi linh hoạt, được dệt thành pin vải cho các thiết bị mặc được trong thời gian tới. Các nhà nghiên cứu nhận thấy pin sợi có thể hoạt động ổn định ngay cả khi bị uốn cong trong nhiệt độ từ 0 đến 180 độ.

Mặc dù hiệu suất và dung lượng pin vẫn còn hạn chế nhưng nhóm nghiên cứu cho biết kỹ thuật mới trong thời gian tới có thể cải thiện hoạt động của pin và nghiên cứu của họ cũng mở ra thêm nhiều con đường để sản xuất pin canxi bằng các vật liệu khác.