Nhưng một nhóm nghiên cứu tại Viện công nghệ Georgia, Hoa Kỳ đảo ngược giả định này với pin kẽm-ion. Nghiên cứu do Hailong Chen, phó giáo sư tại Trường kỹ thuật cơ khí George W. Woodruff, dẫn đầu, được công bố gần đây trên tạp chí Nature Communications.

Khám phá của họ có thể thay đổi cách chúng ta cung cấp năng lượng cho nhà ở, bệnh viện và lưới điện. Nó cũng mở ra cánh cửa cho các giải pháp thay thế an toàn hơn, giá cả phải chăng hơn cho pin lithium-ion hiện nay.

Pin kẽm-ion có một số lợi thế so với pin lithium-ion. Kẽm là một trong những kim loại phổ biến nhất, được khai thác rộng rãi trên thế giới, khiến nó rẻ và dễ tìm nguồn cung hơn lithium. Pin kẽm cũng không bắt lửa, là một lợi ích an toàn lớn. Kẽm cũng ít độc hại hơn, dễ tái chế hơn lithium.

Nhược điểm lớn nhất của pin kẽm-ion luôn là các dendrite. Những cấu trúc sắc nhọn này, giống như kim, hình thành trên bề mặt kẽm trong quá trình sạc, cuối cùng có thể xuyên thủng pin, gây đoản mạch và hỏng pin.

Tuy nhiên, điều bất ngờ là nhóm của Chen phát hiện, việc sạc pin kẽm nhanh hơn sẽ ngăn chặn sự hình thành dendrite. Thay vào đó, kẽm lắng xuống thành các lớp gọn gàng, mịn màng, xếp lên nhau. Cấu trúc này giúp tránh hiện tượng đoản mạch nguy hiểm, giúp pin sử dụng lâu hơn.

Bước đột phá này giải quyết được một vấn đề lớn của pin kẽm, nhưng chỉ ở một mặt của pin, là cực dương. Mặt còn lại, được gọi là cực âm, vẫn cần tiếp tục cải tiến. Nhóm của Chen hiện đang nỗ lực gia cố cực âm và thử nghiệm trộn kẽm với các vật liệu khác để tăng độ bền hơn nữa.

Khám phá này không phải là ngẫu nhiên. Để chứng minh điều này là sự thật, nhóm nghiên cứu xây dựng một công cụ mới, cho phép theo dõi hành vi của kẽm ở các tốc độ sạc khác nhau theo thời gian thực.

Không giống như các thí nghiệm truyền thống, chỉ kiểm tra từng biến số một, hệ thống của họ cho phép nghiên cứu hàng trăm điều kiện cùng một lúc. Lần đầu tiên, họ có thể trực tiếp thấy ​​cách sạc nhanh tạo ra các lớp kẽm phẳng, mịn, thay vì các gai nhọn nguy hiểm.

Nhóm nghiên cứu tin rằng pin kẽm-ion có thể sẵn sàng cho việc sử dụng hằng ngày trong khoảng 5 năm tới. Bằng cách đảo ngược suy nghĩ lâu nay về sạc pin, pin kẽm-ion có thể đem lại hy vọng an toàn hơn và bền vững hơn. Chúng có thể sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời tại nhà, ổn định lưới điện hoặc cung cấp điện cho các bệnh viện cần hệ thống dự phòng đáng tin cậy.