Các nhà khoa học Thụy Điển phát triển pin kẽm-lignin sạc lại hơn 8.000 lần

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping, Thụy Điển đã phát triển thành công một loại pin mới được chế tạo từ kẽm và lignin, có thể sạc lại hơn 8.000 lần. Sáng kiến này nhằm cung cấp một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường và giá cả phải chăng cho các loại pin hiện có, đặc biệt là ở những khu vực có nguồn điện hạn chế. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Materials.

Giải pháp pin thân thiện với môi trường

Pin kẽm-lignin mới chạy ổn định, có thể sử dụng trên 8.000 lần sạc trong khi vẫn duy trì khoảng 80% hiệu suất. “Các tấm pin mặt trời đã trở nên tương đối rẻ và nhiều người ở các nước có thu nhập thấp đã sử dụng chúng. Tuy nhiên, ở gần xích đạo, mặt trời lặn vào khoảng 6 giờ chiều khiến các hộ gia đình, cơ sở kinh doanh không có điện. Hy vọng rằng với công nghệ pin này, ngay cả với hiệu suất thấp hơn so với pin Li-ion đắt tiền, đây sẽ là giải pháp để giải quyết những vấn đề đó“, Giáo sư Reverant Crispin, chuyên gia về Điện tử hữu cơ tại Đại học Linköping, cho biết.

Tiến bộ trong vật liệu pin

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Reverant Crispin thuộc Phòng thí nghiệm Điện tử hữu cơ tại Đại học Linköping, cùng với các nhà nghiên cứu tại Đại học Karlstad và Chalmers, đã phát triển loại pin này từ kẽm và lignin – hai vật liệu tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Mặc dù mật độ năng lượng của pin kẽm-lignin tương đương với pin axit chì, nhưng nó không chứa các chất độc hại như chì.

Pin kẽm-lignin duy trì khả năng sạc trong khoảng một tuần, lâu hơn đáng kể so với các loại pin kẽm tương tự khác. Mặc dù pin kẽm đã xuất hiện trên thị trường, chủ yếu là loại không thể sạc lại, nhưng với khả năng sạc lại được đưa vào, pin kẽm-lignin có thể dần thay thế pin lithium-ion.

Hiệu quả chi phí và tái chế

“Mặc dù pin lithium-ion rất hữu ích khi được sử dụng đúng cách, nhưng chúng có thể gây nổ, khó tái chế và gây ra các vấn đề môi trường và nhân quyền khi khai thác các nguyên tố hóa học như coban. Do đó, pin kẽm-lignin của chúng tôi cung cấp một giải pháp thay thế bền vững và hứa hẹn, nhất là trong các ứng dụng không yêu cầu mật độ năng lượng cao“, nhà nghiên cứu Ziyauddin Khan tại Phòng thí nghiệm Điện tử hữu cơ, Đại học Linköping, cho biết.

Pin kẽm thường kém bền vì kẽm phản ứng với nước trong dung dịch điện phân, tạo ra khí hydro và gây ra sự phát triển dendrit kẽm, khiến pin không thể sử dụng được. Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng chất điện phân muối nước trong polymer dựa trên polyacrylate gốc kali (WiPSE), cho thấy độ ổn định cao khi sử dụng trong pin kẽm-lignin. “Cả kẽm và lignin đều siêu rẻ và pin có thể tái chế dễ dàng. Tính toán chi phí cho mỗi chu kỳ sử dụng, pin này rẻ hơn rất nhiều so với pin lithium-ion“, Ziyauddin Khan cho biết.

Hiện tại, pin kẽm-lignin mới chỉ được phát triển trong phòng thí nghiệm với kích thước nhỏ, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng có thể sản xuất các cục pin lớn tương đương với ắc quy ô tô nhờ nguồn lignin và kẽm giá rẻ. Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt sẽ cần sự tham gia của doanh nghiệp.

Giáo sư Reverant Crispin khẳng định rằng Thụy Điển, với vị thế là một quốc gia đổi mới, có thể hỗ trợ các nước khác áp dụng các giải pháp bền vững. “Chúng ta có thể coi nhiệm vụ của mình là giúp các nước có thu nhập thấp tránh những sai lầm chúng ta đã mắc phải. Khi xây dựng cơ sở hạ tầng, họ cần bắt đầu ngay với công nghệ xanh. Nếu công nghệ không bền vững được sử dụng bởi hàng tỷ người, nó sẽ dẫn đến thảm họa khí hậu khôn lường“, ông Crispin cho biết.

P.A.T (NASATI)