Hoàng Đức
Writer
Pin sạc dung lượng cao và đáng tin cậy là thành phần chính của nhiều thiết bị và thậm chí cả phương thức vận chuyển. Họ đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi nền kinh tế toàn cầu hướng tới một thế giới xanh hơn. Tuy nhiên, có nhiều nguyên tố khác nhau được sử dụng trong quá trình sản xuất, bao gồm coban, chất mà quá trình sản xuất tạo ra một số vấn đề về môi trường, kinh tế và xã hội.
Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu do Đại học Tokyo dẫn đầu đã đạt được bước đột phá trong vấn đề này. Lần đầu tiên, họ trình bày một giải pháp thay thế khả thi cho coban, về mặt nào đó có thể hoạt động tốt hơn các chất hóa học pin hiện đại và tiếp tục hoạt động qua một số lượng lớn chu kỳ sạc. Kết quả nghiên cứu mới nhất vừa được công bố trên tạp chí Nature Sustainability.
Như chúng ta đã biết, coban được sử dụng rộng rãi trong các điện cực, một phần quan trọng của pin lithium-ion. Tuy nhiên, trên thực tế, coban là một nguyên tố hiếm, hiếm đến mức hiện tại nó chỉ có một nguồn chính duy nhất: hàng loạt mỏ ở Cộng hòa Dân chủ Congo. Trong những năm qua, nhiều câu hỏi đã được đặt ra về hậu quả môi trường của các mỏ này và điều kiện lao động ở đó, bao gồm cả việc sử dụng lao động trẻ em.
Ngoài ra, từ góc độ cung cấp, nguồn coban cũng là một vấn đề do sự bất ổn chính trị và kinh tế trong khu vực.
Giáo sư Atsuo Yamada thuộc Khoa Kỹ thuật Hệ thống Hóa học tại Đại học Tokyo cho biết: “Có nhiều lý do khiến chúng tôi muốn chuyển từ sử dụng coban sang không sử dụng coban để cải thiện pin lithium-ion”.
"Đối với chúng tôi, đây là một thách thức kỹ thuật, nhưng tác động của nó có thể là môi trường, kinh tế, xã hội và công nghệ. Chúng tôi vui mừng thông báo rằng bằng cách sử dụng sự kết hợp mới của các nguyên tố trong điện cực, cụ thể là lithium, niken, mangan, silicon và oxy. . Chúng tôi đã tìm ra những lựa chọn thay thế mới cho coban và những nguyên tố này phổ biến hơn và ít gặp vấn đề hơn trong quá trình sản xuất và sử dụng", ông nói thêm.
Có thông tin cho rằng các điện cực và chất điện phân mới do nhóm nghiên cứu tạo ra không chỉ không chứa coban mà còn thực sự cải thiện tính chất hóa học của pin hiện tại ở một số khía cạnh. Mật độ năng lượng của pin lithium mới cao hơn khoảng 60% so với các loại pin lithium khác trên thị trường, có thể cung cấp điện áp 4,4 volt, trong khi pin lithium truyền thống chỉ có thể cung cấp 3,2-3,7 volt.
Nhưng một trong những thành tựu công nghệ đáng ngạc nhiên nhất là đặc tính sạc được cải thiện. Thử nghiệm pin sử dụng hóa chất mới có thể sạc và xả đầy trong 1.000 chu kỳ (mô phỏng ba năm sử dụng đầy đủ và sạc lại) trong khi chỉ mất khoảng 20% dung lượng lưu trữ.
Yamada cho biết: "Chúng tôi vẫn còn một chặng đường phía trước và cần phải cải thiện hơn nữa về độ an toàn và tuổi thọ. Hiện tại, chúng tôi tin rằng nghiên cứu này sẽ dẫn đến cải tiến pin cho nhiều ứng dụng, nhưng một số ứng dụng đòi hỏi độ bền và tuổi thọ cực cao thì có thể không thể điền đầy đủ".
Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu do Đại học Tokyo dẫn đầu đã đạt được bước đột phá trong vấn đề này. Lần đầu tiên, họ trình bày một giải pháp thay thế khả thi cho coban, về mặt nào đó có thể hoạt động tốt hơn các chất hóa học pin hiện đại và tiếp tục hoạt động qua một số lượng lớn chu kỳ sạc. Kết quả nghiên cứu mới nhất vừa được công bố trên tạp chí Nature Sustainability.
Ngoài ra, từ góc độ cung cấp, nguồn coban cũng là một vấn đề do sự bất ổn chính trị và kinh tế trong khu vực.
Giáo sư Atsuo Yamada thuộc Khoa Kỹ thuật Hệ thống Hóa học tại Đại học Tokyo cho biết: “Có nhiều lý do khiến chúng tôi muốn chuyển từ sử dụng coban sang không sử dụng coban để cải thiện pin lithium-ion”.
"Đối với chúng tôi, đây là một thách thức kỹ thuật, nhưng tác động của nó có thể là môi trường, kinh tế, xã hội và công nghệ. Chúng tôi vui mừng thông báo rằng bằng cách sử dụng sự kết hợp mới của các nguyên tố trong điện cực, cụ thể là lithium, niken, mangan, silicon và oxy. . Chúng tôi đã tìm ra những lựa chọn thay thế mới cho coban và những nguyên tố này phổ biến hơn và ít gặp vấn đề hơn trong quá trình sản xuất và sử dụng", ông nói thêm.
Nhưng một trong những thành tựu công nghệ đáng ngạc nhiên nhất là đặc tính sạc được cải thiện. Thử nghiệm pin sử dụng hóa chất mới có thể sạc và xả đầy trong 1.000 chu kỳ (mô phỏng ba năm sử dụng đầy đủ và sạc lại) trong khi chỉ mất khoảng 20% dung lượng lưu trữ.
Yamada cho biết: "Chúng tôi vẫn còn một chặng đường phía trước và cần phải cải thiện hơn nữa về độ an toàn và tuổi thọ. Hiện tại, chúng tôi tin rằng nghiên cứu này sẽ dẫn đến cải tiến pin cho nhiều ứng dụng, nhưng một số ứng dụng đòi hỏi độ bền và tuổi thọ cực cao thì có thể không thể điền đầy đủ".
