Pin làm từ áo chống đạn tái chế cung cấp năng lượng gấp 5 lần

[thuha19051234]

Các nhà khoa học đã tạo ra một bước đột phá mới trong việc chế tạo pin lithium-sulphur, giúp mật độ năng lượng của pin tăng gấp 5 lần. Sáng kiến mới sẽ cung cấp một giải pháp thay thế bền vững cho loại pin lithium-ion, vốn phụ thuộc vào các hoạt động khai thác coban phi đạo đức và thải ra nhiều khí thải CO2 trong quá trình sản xuất.

Pin làm từ Kevlar tái chế​

Các nhà khoa học đã sử dụng một mạng lưới các sợi nano aramid, được tái chế từ Kevlar - loại sợi thường được sử dụng trong áo chống đạn của cảnh sát - nhằm ổn định phản ứng hóa học giữa cực dương lithium và cực âm lưu huỳnh trong pin. Kết quả cho thấy, một phiên bản pin mới rất khả quan.
Ngoài việc cải thiện dung lượng tổng thể, pin còn có chu kỳ sạc hơn 1.000 lần, ước tính tuổi thọ pin là 10 năm khi lắp vào một chiếc xe điện. Nicholas Kotov, trưởng dự án, cho biết: “Vài báo cáo cho biết, pin lithium-sulfur chỉ có chu kỳ vài trăm lần sạc. Nhưng nó lại rất tốt ở những thông số khác - dung lượng, tốc độ sạc, khả năng phục hồi và an toàn. Thách thức hiện nay là chế tạo một loại pin giúp tăng 10 lần chu kỳ trước đây và đáp ứng nhiều yêu cầu khác bao gồm cả chi phí."
Bằng cách sử dụng màng aramid, loại pin mới có thể ngăn chặn sự hình thành của lithium-sulfur, còn được gọi là polysulfide trong pin, thường là nguyên nhân làm giảm dung lượng tổng thể của nó. Đồng thời, màng này cho phép các ion liti di chuyển từ liti đến lưu huỳnh và quay trở lại.

Một loại pin gần như hoàn hảo​

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra, pin có thể được sản xuất bằng cách tái chế áo chống đạn và các sản phẩm khác được làm từ sợi Kevlar. Lưu huỳnh cũng dễ kiếm hơn so với coban, nghĩa là pin có thể được sản xuất theo hướng "có đạo đức" và bền vững hơn.
Giáo sư Kotov đã nộp đơn đăng ký bằng sáng chế cho màng aramid và thậm chí ông còn có kế hoạch thành lập một công ty để tiếp thị công nghệ mới. Ông cho rằng đây là một thiết kế pin gần như hoàn hảo, vì nó đã đạt đến giới hạn lý thuyết của công nghệ khi nói đến dung lượng pin và hiệu suất. Nếu công nghệ này được tung ra thị trường, nó sẽ tham gia cùng với loại pin nguyên mẫu của công ty khởi nghiệp Michigan Our Next Energy, nhằm mục đích giảm bớt những "nỗi lo về vi phạm".
Theo Kotov, việc "đạt được mức kỷ lục đối với nhiều thông số cho nhiều đặc tính vật liệu là điều cần thiết hiện nay đối với pin ô tô. "Kỹ thuật mô phỏng sinh học của những viên pin này tích hợp hai quy mô — phân tử và nano. Lần đầu tiên, chúng tôi tích hợp tính chọn lọc ion của màng tế bào và độ dẻo dai của sụn. Phương pháp tiếp cận hệ thống tích hợp của chúng tôi cho phép giải quyết những thách thức đang bao trùm pin lithium-lưu huỳnh."
Ngoài dung lượng và hiệu suất hoàn hảo ra, Pin Lithium-sulfur còn chịu được nhiệt độ khắc nghiệt - cả nóng và lạnh. Độ bền cũng được đánh giá cao hơn so với pin lithium-ion. Ngoài ra, phương pháp tái chế áo chống đạn để thu sợi aramid và lưu huỳnh được xem là một cách bảo vệ môi trường, so với khai thác coban khan hiếm để chế tạo pin lithium-ion.
Xem thêm: Ý tưởng thiết kế pin lượng tử tiến gần hơn đến hiện thực
Nguồn Interesting Engineering