Chất nhuộm chàm, thứ tạo nên màu sắc đặc trưng cho chiếc quần jean yêu thích của bạn, có thể sẽ sớm được dùng để cung cấp năng lượng cho xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Concordia ở Canada chứng minh nó có thể làm được nhiều việc hơn là chỉ nhuộm vải.
Điều thú vị là chất nhuộm này có thể được sử dụng để thực hiện một số phản ứng hóa học trong pin thể rắn. Nó có thể tạo ra loại pin lưu trữ năng lượng nhiều hơn, chu kỳ sạc đáng tin cậy hơn và hoạt động tuyệt vời ngay cả trong thời tiết giá lạnh mùa đông.
Pin thể rắn sử dụng vật liệu rắn thay vì chất lỏng để di chuyển lithium-ion, giúp tăng độ an toàn và khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn. Vật liệu hữu cơ là chìa khóa cho các pin thế hệ tiếp theo vì chúng có lợi thế lớn so với kim loại vô cơ thông thường về độ bền vững, chi phí, thiết kế linh hoạt.
Tuy nhiên, khó khăn chính nằm ở việc tích hợp các vật liệu hữu cơ, vốn thường tương tác kém với các thành phần rắn. Thông thường, các vật liệu này gây ra sự mất ổn định do tương tác quá mức.
Trái ngược với thông lệ thông thường, nhóm nghiên cứu phát hiện, phản ứng được kiểm soát cẩn thận giữa thuốc nhuộm chàm và chất điện phân có thể có lợi cho pin. Nó lưu trữ và giải phóng lithium, đồng thời kích hoạt chất điện phân rắn để lưu trữ năng lượng.
Sự kết hợp độc đáo này giữa thuốc nhuộm chàm và chất điện phân rắn là chìa khóa cho hiệu suất của pin, nâng cao dung lượng tổng thể, vượt xa khả năng lưu trữ của từng thành phần riêng lẻ.
Kết hợp này còn đem đến lợi ích khác: pin hoạt động ổn định không chỉ ở nhiệt độ phòng mà còn trong điều kiện lạnh, cụ thể là đến -100C. Đối với pin thể rắn dựa trên vật liệu hữu cơ, đạt được dung lượng và độ tin cậy cao trong thời tiết lạnh là một kỳ tích đáng chú ý và hiếm có.
Một loại pin bền vững, hiệu suất cao là rất quan trọng để cung cấp năng lượng cho xe điện đi lại hằng ngày của các gia đình ngày nay. Hơn nữa, việc sử dụng vật liệu hữu cơ từ các nguồn dễ chế biến có thể đơn giản hóa chuỗi cung ứng, giảm biến động giá cả và giảm chi phí sản xuất pin.
Mục tiêu trước mắt của nhóm nghiên cứu là chuyển đổi công nghệ đầy hứa hẹn này sang ứng dụng thực tế. Điều này bao gồm việc tinh chỉnh các phản ứng bên trong pin để duy trì sự ổn định, đồng thời lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong một thể tích nhỏ gọn.
Việc tối ưu hóa thành công mật độ năng lượng của pin là bước cuối cùng để thu hẹp khoảng cách, đưa những loại pin thể rắn hữu cơ có độ bền cao này đến gần hơn với ứng dụng thương mại thực tế. Khám phá này được công bố trên tạp chí Nature Communications.
