Sạc nhanh pin kẽm-ion đảo ngược quan niệm nền tảng trong thiết kế pin
Tác giả: Michelle Azriel, Viện Công nghệ Georgia – Biên tập: Gaby Clark, phản biện: Robert Egan
Sạc nhanh thường bị coi là nguy hiểm, dễ làm hỏng pin và rút ngắn tuổi thọ. Nhưng nhóm nghiên cứu tại Georgia Tech đã phát hiện điều ngược lại với pin kẽm-ion: sạc nhanh giúp pin bền hơn và mạnh hơn.
Dưới sự dẫn dắt của PGS. Hailong Chen thuộc Trường Cơ khí George W. Woodruff, nhóm nghiên cứu chứng minh rằng khi sạc với dòng điện cao, pin kẽm-ion không hình thành các gai dendrite sắc nhọn gây đoản mạch. Thay vào đó, kẽm lắng đọng thành các lớp mịn và chặt, giúp pin kéo dài tuổi thọ.
Ưu điểm của pin kẽm-ion:
-
Dồi dào: Kẽm có trữ lượng phong phú và được khai thác ở nhiều quốc gia.
-
Chi phí thấp: Rẻ hơn lithium và không phụ thuộc vào vật liệu hiếm.
-
Không cháy nổ: An toàn hơn so với pin lithium.
-
Thân thiện môi trường: Ít độc hại, dễ tái chế.
Nghiên cứu đăng trên Nature Communications đã thách thức giả định lâu nay rằng sạc nhanh làm giảm tuổi thọ pin. Tuy nhiên, bước đột phá hiện mới giải quyết được cực dương (anode); cực âm (cathode) vẫn cần được cải tiến. Nhóm Chen cũng đang thử nghiệm hợp kim kẽm với vật liệu khác để tăng độ bền.
Với công cụ quan sát trực tiếp mới, nhóm có thể kiểm tra hàng trăm điều kiện sạc cùng lúc và theo dõi quá trình lắng đọng kẽm theo thời gian thực. Nhờ đó, họ phát hiện vì sao sạc nhanh tạo ra cấu trúc ổn định thay vì dendrite nguy hiểm—một cơ chế chưa từng được thực nghiệm trước đây.
Ứng dụng trong tương lai có thể bao gồm lưu trữ năng lượng mặt trời cho hộ gia đình, bệnh viện, hoặc cân bằng lưới điện. Trong bối cảnh nguồn cung lithium bất ổn và rủi ro cháy nổ, pin kẽm-ion nổi lên như giải pháp an toàn, rẻ và bền vững—có thể sẵn sàng thương mại trong khoảng 5 năm tới.
