Buzz
Phát minh mới của một công ty Nhật Bản có thể làm giảm nhu cầu về kim loại hiếm đang ngày càng tăng lên.
Một nhà sản xuất giấy hàng đầu ở Nhật Bản đã thành công trong việc sáng tạo đèn điện bằng pin từ bột gỗ, mở ra tương lai không có kim loại hiếm cho máy bay không người lái, điện thoại thông minh và xe điện.
Đèn chiếu sáng trong 7 giây hoặc lâu hơn trong thí nghiệm mới nhất. Tuy nhiên, công ty Nippon Paper Industries kỳ vọng có thể nâng cao năng lượng của pin để cung cấp đủ năng lượng cho máy bay không người lái vào năm tài chính 2030. Mục tiêu cuối cùng của công ty là sử dụng loại pin này cho các xe ô tô.
Nếu thành công, dự án của Nippon Paper sẽ đánh dấu một bước đột phá tạo ra công nghệ 'giải thoát' cho kim loại hiếm và cho phép pin hiện tại cung cấp năng lượng cho cuộc sống hàng ngày.
Tại phòng thí nghiệm Fuji của Nippon Paper ở tỉnh Shizuoka, dưới chân núi Phú Sĩ, một đèn nhỏ đã tỏa sáng mạnh mẽ khi được kết nối từ dây đến pin bằng bột gỗ. Mặc dù đèn chỉ sáng trong 3 giây trước khi tắt, nhưng người đứng đầu phòng thí nghiệm Fuminari Nonomura đã gọi đó là một khoảnh khắc 'cách mạng'.
Pin được tạo ra từ các sợi nano xenlulozơ có đường kính 3 nanomet hoặc 3 phần tỷ mét. Các sợi nano này được chế tạo từ bột gỗ, sau đó được biến thành các màng mỏng và được phân cách bởi các lớp nhôm, đóng vai trò như điện cực.
Pin được sản xuất từ bột gỗ mà không cần sử dụng kim loại hiếm, chỉ sử dụng lá nhôm làm điện cực.
Không giống như pin lithium-ion, pin từ bột gỗ không bị giảm hiệu suất sau hàng triệu lần sạc và xả điện. Đặc điểm này đã được các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Nippon Paper phát hiện vào tháng 3 vừa qua.
Trong năm tài chính 2022, Nippon Paper dự kiến phát triển hình dạng tối ưu và quy trình tốt nhất để xử lý sợi nano xenlulozơ. Họ đang lên kế hoạch sản xuất một mẫu pin đáp ứng nhu cầu năng lượng của các máy bay không người lái nhỏ vào năm 2023 và dự kiến giới thiệu sản phẩm tại triển lãm Expo 2025 tại Osaka. Công ty cũng đang lên kế hoạch sử dụng pin bột gỗ trong điện thoại thông minh và các thiết bị điện tử nhỏ vào năm 2030.
Cuối cùng, công ty hy vọng sẽ áp dụng pin bột gỗ vào xe điện thay thế cho pin lithium-ion, giải phóng nguồn dự trữ hiếm như coban, lithium và niken.
Giá của kim loại hiếm tiếp tục tăng vì nhu cầu về xe điện đang gia tăng. Giá của lithium đã tăng gấp đôi trong năm 2021, đạt khoảng 30 USD/kg. Giá của coban cũng tăng gấp đôi lên 60.000 USD/tấn.
Cộng hòa Dân chủ Congo được ước tính chiếm 70% sản lượng coban toàn cầu. Trong khi đó, Trung Quốc chiếm hơn 20% sản lượng niken trên thế giới. Với việc sử dụng xe điện ngày càng gia tăng, việc giảm khai thác kim loại hiếm trở nên cấp bách. Việc khai thác các kim loại này gây ra lo ngại về an ninh kinh tế.
Pin của Nippon Paper có thể được lấy từ các khu rừng chiếm 2/3 diện tích của Nhật Bản. Cây gỗ có thể được trồng thêm để bù đắp. Thách thức lớn nhất hiện nay của công ty là cải thiện khả năng lưu trữ của pin để chúng có thể cung cấp năng lượng cho xe điện.
Xe buýt, ô tô và tàu điện sử dụng tụ điện làm nguồn năng lượng đã được triển khai tại Trung Quốc và Pháp. Các nhà vận hành đã xây dựng nhiều trạm sạc để bù đắp cho khả năng lưu trữ điện nhỏ của tụ điện và tận dụng tính năng sạc nhanh của chúng.
Tesla đã mua lại Maxwell Technologies vào năm 2019 để tiếp cận công nghệ tụ điện tiên tiến của họ, sau khi CEO Elon Musk tuyên bố xe điện sẽ sử dụng những thiết bị như vậy trong tương lai.
Hiện nay, sợi nano xenlulozơ được sử dụng chủ yếu làm phụ gia trong thực phẩm và các sản phẩm như dầu gội. Sự phát triển của sợi nano xenlulozơ sẽ trở nên phổ biến nếu chúng được sử dụng như một thành phần quan trọng trong pin.
Nippon Paper dự kiến đạt doanh thu hợp nhất 1,3 nghìn tỷ yên (11,44 tỷ USD) vào tháng 3 năm 2031, trong đó có 65 tỷ yên từ sợi nano xenlulozơ và các vật liệu mới khác. Số liệu này tăng 29% so với năm 2020.
