Xe điện đang ngày càng trở thành lựa chọn ưu việt so với ô tô và xe tải chạy bằng xăng và dầu diesel. Chúng mang lại nhiều lợi ích như khả năng vận hành gần như im lặng, ít rung lắc, chi phí nạp nhiên liệu thấp khi sạc tại nhà, mô-men xoắn tức thì và yêu cầu bảo trì ít hơn. Tuy nhiên, sự phát triển của xe điện bị ảnh hưởng lớn bởi hạn chế về công nghệ pin.
Lithium-S sẽ giúp ngành công nghệ pin của xe điện được giải quyết vướng mắc.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng nghiên cứu pin của Đại học Quốc tế Florida (FIU, Mỹ) đang phát triển một công nghệ pin mới hứa hẹn sẽ khắc phục những hạn chế của pin lithium-ion hiện tại.
Dưới sự dẫn dắt của phó giáo sư Bilal El-Zahab, nhóm nghiên cứu đang tập trung vào công nghệ pin lithium-lưu huỳnh (Li-S). Với lưu huỳnh là nguyên liệu dồi dào và có khả năng chứa năng lượng cao hơn, loại pin này có tiềm năng mang lại nhiều lợi ích vượt trội, bao gồm chi phí sản xuất thấp hơn, trọng lượng nhẹ hơn và mật độ năng lượng cao, rất lý tưởng cho xe điện.
Tuy nhiên, công nghệ pin lithium-S cũng gặp phải một vấn đề nghiêm trọng: độ bền. Mặc dù hoạt động hiệu quả nhưng pin này có thể trở nên vô dụng chỉ sau khoảng 50 lần sạc. Trong quá trình sạc và xả, các ion di chuyển bên trong pin và phản ứng hóa học giữa lưu huỳnh và lithium tạo ra polysulfide, làm mất cân bằng và nhanh chóng khiến pin không còn khả năng sử dụng.
Vẫn còn những thách thức mà pin lithium-S cần được giải quyết.
Sau nhiều năm nghiên cứu, nhóm do El-Zahab dẫn đầu đã phát hiện ra giải pháp cho vấn đề hiệu suất của pin lithium-S: hạt nano bạch kim. Việc bổ sung các hạt nano của kim loại quý này vào phần lưu huỳnh của pin giúp ổn định hiệu suất bằng cách ngăn chặn các phản ứng có hại. Điều này mở ra khả năng biến công nghệ pin lithium-S thành một lựa chọn khả thi cho tương lai.
Theo El-Zahab, chỉ cần khoảng 0,02% bạch kim trong tổng số pin là đủ để tạo ra tác động lớn, tương tự như việc thêm một chút muối vào món ăn. Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Aqsa Nazir từ FIU cho biết: “Chúng tôi đã đạt được khả năng duy trì 92% hiệu suất sau 500 chu kỳ sạc, điều này có nghĩa là pin gần như vẫn mới”.
Hiện tại, pin lithium-S do El-Zahab và nhóm của ông phát triển đang trong giai đoạn thử nghiệm bởi các bên thứ ba. Nếu thành công trong quá trình đánh giá nghiêm ngặt, công nghệ này có thể nhanh chóng được thương mại hóa. Nếu có thể giảm chi phí và tăng mật độ năng lượng, pin lithium-S hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho các loại xe điện trong tương lai.
