Tạo ra lồng polymer giúp kéo dài tuổi thọ pin kẽm-iốt

Trong nghiên cứu mới nhất công bố trên tạp chí Angewandte Chemie, nhóm nghiên cứu của Đại học Flinders đã thiết kế một loại pin kẽm-ion dạng dung dịch (AZIB) có thể sạc và xả hơn 60.000 chu kỳ.

Pin kẽm ion nước có giá rẻ, dễ chế tạo đang là ứng viên thay thế cho pin Lithium đắt đỏ.

Nghiên cứu sinh Zhongfan Jia cho biết: "Pin kẽm-iốt dạng dung dịch sạc lại được đang dần trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho pin lithium-ion trong việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn, và nhóm nghiên cứu của chúng tôi hiện đang hợp tác với ngành công nghiệp để thiết lập một nền tảng nguyên mẫu cho hệ thống pin này".

Iốt là một trong những phân tử đơn giản nhất thể hiện các phản ứng điện hóa thuận nghịch và có thể cung cấp dung lượng điện tích lý thuyết là 211 mAh/g (miliampe-giờ trên gam).

Tuy nhiên, một thách thức lớn đối với công nghệ pin mới nổi này là ngăn chặn các loại polyiodine di chuyển xuyên qua màng ngăn.

Hệ thống của nhóm nghiên cứu Đại học Flinders dựa trên vật liệu chủ polymer hữu cơ gốc cyclodextrin giá rẻ, có khả năng giữ và giải phóng hiệu quả các polyhalide trong AZIB.

Vật liệu Polymer hữu cơ giúp ngăn không cho polyiodine đi xuyên qua màn ngăn làm giảm tuổi thọ pin sau mỗi lần sạc - xả.

Pin có thể hoạt động ở điện áp từ 1,3 đến 1,4V với dung lượng 200 mAh/g trong hơn 8.000 chu kỳ khi được sạc đầy trong 7 phút, hoặc 150 mAh/g trong hơn 60.000 chu kỳ khi được sạc đầy chỉ trong 3 phút.

Cyclodextrin là một họ oligosaccharide vòng được sản xuất bằng cách chuyển hóa enzym từ tinh bột được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm. Cấu trúc bên ngoài ưa nước độc đáo cùng khoang bên trong kỵ nước làm cho chúng trở nên lý tưởng để bao bọc các polyiodide.

Vì có giá thành rẻ, an toàn và đa dạng trong các nghiên cứu, cải tiến, pin kẽm dạng lỏng đang được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ để giải pháp thay thế tiềm năng cho hệ thống truyền tải pin Lithium-ion.

Pin lượng tử Úc đạt bước đột phá giúp đưa năng lượng lưu trữ lên 1000 lần.

Tuệ Minh