Thủ thuật đơn giản có thể giúp pin natri-ion rẻ hơn, nhanh hơn và mạnh mẽ hơn
Giữ lại nước bên trong vật liệu pin natri không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn mở ra khả năng khử muối trong nước biển.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Surrey vừa công bố một phát hiện thú vị: thay vì loại bỏ nước trong vật liệu pin natri, việc giữ nguyên thành phần nước tự nhiên lại giúp tăng đáng kể khả năng lưu trữ năng lượng, tốc độ sạc và độ bền của pin.
Natri-ion – ứng viên thay thế lithium-ion
Pin lithium-ion hiện đang thống trị thị trường lưu trữ năng lượng, nhưng chúng phụ thuộc vào nguyên liệu đắt đỏ và gây tác động môi trường. Trong khi đó, natri lại dồi dào và rẻ hơn nhiều, hứa hẹn trở thành lựa chọn thay thế bền vững. Thách thức lớn nhất từ trước đến nay là làm sao đạt hiệu suất tương đương với pin lithium.
Vật liệu quen thuộc, cách tiếp cận mới
Trong nghiên cứu đăng trên Journal of Materials Chemistry A, nhóm khoa học đã thử nghiệm hợp chất natri vanadi oxit – vốn được biết đến từ lâu – nhưng lần này họ giữ nguyên lượng nước tự nhiên bên trong. Vật liệu này, gọi là natri vanadat hydrate (NVOH), cho thấy:
- Dung lượng lưu trữ năng lượng gần gấp đôi so với các vật liệu natri-ion thông thường.
- Tốc độ sạc nhanh hơn.
- Độ ổn định cao, duy trì hiệu quả sau hơn 400 chu kỳ sạc.
Tiến sĩ Daniel Commandeur, tác giả chính, chia sẻ: “Kết quả vượt ngoài mong đợi. Trước đây, mọi người thường loại bỏ nước vì nghĩ rằng nó gây hại. Nhưng khi chúng tôi giữ lại, hiệu suất lại mạnh mẽ hơn nhiều và mở ra những ứng dụng mới đầy tiềm năng.”
Kết hợp lưu trữ năng lượng và khử muối
Điểm đặc biệt là khi thử nghiệm trong môi trường nước muối – vốn rất khắc nghiệt – vật liệu này không chỉ hoạt động ổn định mà còn loại bỏ natri khỏi dung dịch, trong khi điện cực graphite loại bỏ ion chloride. Quá trình này gọi là khử muối điện hóa, mở ra khả năng biến nước biển thành nước uống an toàn.
Hướng tới pin rẻ và bền vững
Phát hiện này có thể thúc đẩy sự phát triển của pin natri-ion thành đối thủ thực sự của công nghệ lithium-ion. Với nguyên liệu rẻ, an toàn và thân thiện môi trường, loại pin này hứa hẹn ứng dụng rộng rãi:
- Lưu trữ năng lượng tái tạo trên lưới điện.
- Cung cấp năng lượng cho xe điện.
- Hỗ trợ công nghệ khử muối quy mô lớn.
Cách tiếp cận mới của Đại học Surrey không chỉ đơn giản hóa quy trình sản xuất mà còn đưa pin natri-ion tiến gần hơn tới thương mại hóa, góp phần xây dựng một tương lai năng lượng bền vững.
https://scitechdaily.com/a-simple-trick-could-make-sodium-ion-batteries-cheaper-faster-and-more-powerful (ntbtra)