Buzz
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra phương pháp sản xuất pin lithium có tuổi thọ cao hơn bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng.
Trong một bài viết trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu giải thích: “Pin lithium-ion với cực dương bằng than chì đã đạt đến giới hạn về mật độ năng lượng là 300Wh/kg, nhưng không đủ đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành xe điện.”
Nhóm nghiên cứu nhận định: “Công nghệ cực dương silicon được coi là ‘bước ngoặt’ cho pin lithium-ion vì nó cung cấp công suất vượt trội so với than chì truyền thống, mang lại lợi ích về cả số lượng và chất lượng.”
Khi được chế tạo thành pin túi - loại pin lithium-ion nhẹ và linh hoạt, thường dùng cho xe điện và xe hybrid, cực dương silicon và chất điện phân có mật độ năng lượng đạt 340 Wh/kg sau 80 chu kỳ sạc và xả, vượt xa dung lượng của pin cực dương than chì thông thường. Các cực dương silicon giá rẻ có hiệu suất coulomb trung bình là 99,9% và giữ lại 83,1% dung lượng sau 200 chu kỳ sạc.
Dong Tiantian, một trong những tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Việc tìm kiếm nguồn silicon bền vững từ các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng giúp giảm thiểu tác động về kinh tế và môi trường của chất thải quang điện. Việc chuyển đổi chất thải thành pin giúp giảm đáng kể chi phí và làm cho sản phẩm này dễ tiếp cận hơn.”
Hiện nay, các cực dương bằng than chì đang được sử dụng rộng rãi trong pin xe điện trên toàn thế giới, tuy nhiên, hầu hết lượng than chì này đều phụ thuộc vào sản xuất và xuất khẩu từ Trung Quốc. Theo Reuters, hơn 90% lượng than chì dùng cho cực dương xe điện đến từ Trung Quốc, quốc gia hàng đầu về sản xuất và xuất khẩu than chì.
Năm ngoái, Trung Quốc đã áp đặt các hạn chế đối với xuất khẩu than chì, yêu cầu giấy phép xuất khẩu cho một số sản phẩm. Động thái này có thể là phản ứng đối với các biện pháp hạn chế của phương Tây đối với xuất khẩu xe điện của Trung Quốc.
Theo Reuters, dù thế giới đang tìm cách sản xuất than chì tổng hợp để đáp ứng nhu cầu, trữ lượng than chì hiện tại vẫn còn hạn chế. Silicon, nguyên tố phổ biến thứ hai trong lớp vỏ Trái đất, được xem là một giải pháp thay thế tiềm năng vì nó có mặt ở khắp nơi trên thế giới.
Tuy nhiên, việc thương mại hóa cực dương silicon vẫn gặp phải một số vấn đề, như tình trạng nứt gãy của silicon. Silicon nano từng được sử dụng để khắc phục các vấn đề này nhưng quy trình sản xuất lại tốn kém và chậm. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang sử dụng các hạt silicon siêu nhỏ từ các tấm pin mặt trời.
Liu Tao, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu này không chỉ tìm ra nguồn cung bền vững cho hạt silicon mà còn giải quyết những thách thức lớn mà vật liệu cực dương silicon kích thước siêu nhỏ đang gặp phải.”
Nhóm nghiên cứu đã áp dụng lớp chất điện phân rắn (SEI) - một lớp bảo vệ được hình thành trên cực dương của pin lithium-ion trong những chu kỳ sạc đầu tiên, nhằm giảm thiểu tình trạng nứt gãy và các phản ứng không mong muốn khác. Các cực dương và chất điện phân lithium hexafluorophosphate đã chứng tỏ tính ổn định khi hoạt động ở nhiệt độ từ -10 đến 55 độ C.
Cui Guanlei, tác giả nghiên cứu và giáo sư tại Viện Thanh Đảo, cho biết: “Nhờ việc sử dụng vật liệu tái chế và các kỹ thuật hóa học tiên tiến, chúng tôi đã chứng minh rằng pin lithium-ion hiệu suất cao và thân thiện với môi trường không chỉ là khả thi mà còn rất triển vọng.”
Giáo sư bày tỏ niềm tin rằng nghiên cứu của họ có khả năng phát triển pin thế hệ mới, phù hợp cho cả xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
Theo SCMP
