Sự thống trị của pin Lithium-ion trên thị trường xe điện và thiết bị di động đang đứng trước một thách thức lớn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông (HKUST) vừa công bố phát triển thành công loại pin Ion Canxi (Calcium-ion) thế hệ mới với độ bền và hiệu suất ấn tượng, hứa hẹn thay đổi cục diện ngành năng lượng.
"Kho báu" bị bỏ quên và lời giải từ Hồng Kông
Canxi từ lâu đã được giới khoa học xem là "ứng viên vàng" để thay thế Lithium đắt đỏ và khan hiếm, bởi Canxi rẻ tiền và dồi dào hơn rất nhiều. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất khiến pin Canxi chưa thể thương mại hóa là khả năng vận chuyển ion kém và tuổi thọ ngắn.
Nhóm nghiên cứu tại HKUST, phối hợp cùng Đại học Giao thông Thượng Hải, đã giải quyết triệt để vấn đề này. Bí quyết nằm ở việc sử dụng chất điện phân ở trạng thái bán rắn (quasi-solid-state) dựa trên các khung hữu cơ cộng hóa trị (COFs).
Ảnh minh họa.
Cơ chế hoạt động: "Đường cao tốc" cho ion
Thay vì để các ion di chuyển hỗn loạn như trong pin lỏng truyền thống, vật liệu mới này tạo ra các kênh dẫn được sắp xếp thẳng hàng, đóng vai trò như những "đường cao tốc" giúp các ion Canxi di chuyển thần tốc qua cấu trúc pin. Kết quả thử nghiệm thực tế cho thấy những con số biết nói:
- Độ bền: Pin duy trì được hơn 74,6% dung lượng sau 1.000 chu kỳ sạc/xả.
- Hiệu suất: Khả năng vận chuyển ion ổn định ở nhiệt độ phòng, giải quyết được bài toán chai pin vốn là điểm yếu chí mạng của công nghệ này trước đây.
Giáo sư Yoonseob Kim (HKUST) khẳng định: "Nghiên cứu của chúng tôi làm nổi bật tiềm năng chuyển đổi của pin ion canxi như một giải pháp thay thế bền vững. Chúng tôi đã tiến một bước dài tới việc hiện thực hóa các giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu suất cao cho tương lai xanh".
Pin Lithium sắp bị soán ngôi?
Công nghệ bán rắn không chỉ giúp pin bền hơn mà còn an toàn hơn vượt trội so với pin lỏng, giảm thiểu tối đa nguy cơ rò rỉ và cháy nổ – vấn đề nhức nhối của xe điện hiện nay.
Mặc dù vẫn cần thêm thời gian để mở rộng quy mô sản xuất, nhưng thành công này là tín hiệu rõ ràng cho thấy một tương lai nơi pin xe điện rẻ hơn, an toàn hơn và không phụ thuộc vào nguồn cung Lithium khan hiếm đang đến rất gần.
An An - IE
