Buzz
Nhìn chung, pin lithium-ion là một nguồn năng lượng phổ biến, nhưng vẫn tồn tại những rủi ro như cháy nổ và giá cả cao, làm hạn chế sự phổ biến trong các lĩnh vực lớn như ô tô điện. Điều này thúc đẩy sự nghiên cứu về các vật liệu thay thế cho lithium.Các nhà nghiên cứu tại MIT vừa công bố một loại pin sáng tạo mới, chế tạo hoàn toàn từ nhôm và lưu huỳnh - hai vật liệu phổ biến với chi phí thấp. Sử dụng muối chloro-aluminat nóng chảy như chất điện phân, đội ngũ nghiên cứu này đang đưa ra một giải pháp tiên tiến và chi phí hợp lý cho nguồn năng lượng.
Chia sẻ về quyết định lựa chọn nhôm và lưu huỳnh, Giáo sư MIT Donald Sadoway đã nói về lợi ích thương mại của kim loại, đặc biệt là sắt, nhưng lại không đáp ứng được các đặc tính điện hóa cần thiết cho một loại pin hiệu quả. Kim loại phong phú thứ hai trên thị trường là nhôm, có thể trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng cho quá trình sản xuất pin. Để kết hợp nhôm với chất điện phân, ông cần lựa chọn loại chất ở giữa giúp chuyển động các ion hiệu quả trong quá trình sạc và phóng điện. Và lựa chọn rẻ tiền nhất trong số phi kim loại đó là lưu huỳnh, vì vậy đã trở thành vật liệu điện cực thứ hai.
Đối với chất điện phân, các nhà nghiên cứu đã từ bỏ sử dụng các chất lỏng hữu cơ dễ bay hơi và nguy cơ cháy nổ. Chất điện phân nên là muối có khả năng kiểm soát tình trạng cháy nổ, tránh được nhược điểm của pin lithium-ion. Muối này hiệu quả trong việc ngăn chặn sự hình thành các gai kim loại hẹp tích tụ trên một điện cực, giảm nguy cơ đoản mạch. Theo Sadoway, họ đã thử nghiệm nhiều loại polyme nhưng cuối cùng đã chọn ra nhiều muối nóng chảy có điểm nóng chảy tương đối thấp.
Trong muối nóng chảy, các ion nhôm có khả năng di chuyển nhanh chóng giữa hai điện cực. Thách thức lớn là nhôm clorua chỉ nóng chảy ở 192 độ C. Nhưng việc trộn thêm một lượng natri clorua và kali clorua đã giảm nhiệt độ xuống 90 độ C, dưới nhiệt độ sôi của nước và tương thích với nhiều loại vật liệu khác. Quan trọng hơn, pin không đòi hỏi nguồn nhiệt bên ngoài để duy trì nhiệt độ hoạt động, mà nó tự tạo ra từ quá trình điện hóa trong quá trình sạc và phóng điện.Cả ba thành phần cấu tạo pin đều rất chi phí thấp và dễ kiếm. Điều đặc biệt là chúng không chỉ an toàn mà còn không bao giờ gây cháy. Đồng thời, pin mới này còn có khả năng sạc nhanh vượt trội.Ở tốc độ phóng điện thấp, aluminum-sulfur hiển thị công suất sạc mỗi đơn vị trọng lượng cao hơn tới ba lần so với pin lithium-ion. Mặc dù con số này có thể giảm khi tốc độ sạc/ xả tăng, nhưng hiệu suất vẫn duy trì ở mức tối ưu.Nếu pin bị xả trong vòng hai giờ và chỉ cần sáu phút để sạc đầy, dung lượng sạc trên mỗi khối sẽ cao hơn tới 25% so với pin lithium-ion. Thậm chí, sau 500 chu kỳ sạc, pin aluminum vẫn giữ lại khoảng 80% dung lượng, là một con số đáng kinh ngạc.Theo Sadoway, công thức pin tiên tiến này được tối ưu hóa cho nhu cầu lưu trữ năng lượng của cả gia đình nhỏ và doanh nghiệp vừa, có khả năng sản xuất dung lượng lưu trữ lên đến vài chục kilowatt giờ. Với quy mô nhỏ của pin nhôm-lưu huỳnh, chúng trở nên rất hữu ích trong các ứng dụng như trạm sạc xe điện.Nguồn thông tin: (1), (2)
