Các nhà khoa học tạo ra pin kẽm-ion bền bỉ, lưu trữ năng lượng tốt hơn

Khi thế giới chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió, địa nhiệt, nhu cầu lưu trữ năng lượng ngày càng quan trọng hơn bao giờ hết. Pin lithium-ion từ lâu là lựa chọn hàng đầu để lưu trữ năng lượng, nhưng chúng đi kèm với các rủi ro như mất kiểm soát nhiệt và nguy cơ cháy nổ.

Một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn đang nổi lên là pin kẽm-ion. Không giống như hệ thống pin lithium, pin kẽm-ion sử dụng chất điện phân gốc nước, khiến chúng an toàn hơn nhiều và khá thân thiện với môi trường.

Pin kẽm-ion cũng có ưu điểm là giá thành thấp, không độc hại, khiến chúng trở thành giải pháp tốt cho việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Tuy nhiên, pin kẽm-ion truyền thống gặp khó khăn trong việc mở rộng quy mô do hạn chế ở bộ thu dòng điện, thường được làm từ lá than chì.

Vật liệu này không chỉ đắt tiền mà còn thiếu độ bền cần thiết để dùng trong công nghiệp. Đó chính là lúc một đột phá mới của nhóm nghiên cứu từ Đại học Dongguk, Hàn Quốc xuất hiện. Nhóm nghiên cứu phát triển một giải pháp mới: lá thép không gỉ phủ graphene có tên là G@SSF-400.

Vật liệu tiên tiến này đóng vai trò là bộ thu dòng điện cho pin kẽm-ion, có những cải tiến lớn so với các thiết kế trước đây. Vật liệu này có thể sản xuất dễ dàng bằng cách phủ graphene đơn giản và xử lý nhiệt, cho phép sản xuất ở quy mô công nghiệp trong khi vẫn duy trì hiệu suất điện hóa cao.

Thiết kế sáng tạo này giải quyết các vấn đề phổ biến như ăn mòn và độ dẫn điện kém, gây ảnh hưởng đến pin gốc nước. Thử nghiệm cho thấy, lá phủ graphene hỗ trợ tải lớn và vẫn ổn định theo thời gian, giữ lại 88,7% dung lượng ngay cả sau 1.500 chu kỳ sạc. Với dung lượng cụ thể vượt quá 1 mAh/cm², nó cũng vượt trội hơn nhiều bộ thu truyền thống.

Bước đột phá thực sự ở đây là tiềm năng sản xuất quy mô lớn của nó. Công nghệ pin kẽm-ion mới này có thể sớm trở thành hiện thực cho việc lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện. Điều này không chỉ giúp năng lượng tái tạo đáng tin cậy hơn mà còn an toàn và dễ tiếp cận hơn, giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn trên toàn thế giới.