Phát triển thành công loại pin lithium mới "trâu"hơn 5 lần và có thể nhả ra khí oxy

Các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Illinois, Mỹ) đã phát triển thành công một loại pin lithium hoàn toàn mới với khả năng lưu trữ năng lượng cao gấp 5 lần các mẫu pin lithium-ion hiện nay. Thậm chí, loại pin này sẽ giải phóng khí oxy khi sử dụng. Vì thế, đội ngũ nghiên cứu gọi nó là pin lithium-air.

Thực tế, pin lithium-air không phải là một điều mới mẻ với việc các nhà khoa học đã từng dùng lithium peroxide (Li2O2) để tạo ra loại pin này. Vấn đề là loại pin này không được đánh giá cao về mặt hiệu suất vì pin sẽ lưu trữ năng lượng dưới dạng các liên kết hóa học nếu tiếp xúc với oxy trong khí do cực dương của pin làm từ kim loại lithium. Bên cạnh đó, lithium peroxide là một chất rắn kết tủa gây tắc nghẽn tại các lỗ của điện cực. Chính vì lẽ đó mà các nhà khoa học muốn tìm ra những loại chất khác thay thế nhằm tối đa hóa hiệu suất hoạt động của pin.

Sau một thời gian tìm kiếm, đội ngũ nghiên cứu đã phát hiện ra rằng lithium superoxide (LiO2) là cái tên hoàn toàn phù hợp để thay thế lithium peroxide. Theo đó, không giống như lithium peroxide, lithium superoxide có thể dễ dàng phân tách ra thành lithium và oxy, dễ bẻ gãy các liên kết hóa học hơn, từ đó cho hiệu suất cao hơn và tuổi thọ cũng cao hơn. Đội ngũ nghiên cứu lý giải rằng gốc peroxide là một dạng ion của nguyên tử Oxy thiếu 2 electron, trong khi đó gốc superoxide là là ion Oxy thiếu 1 electron. Khi pin lithium-air được sạc, lithiumsẽ trở thành ion dương và liên kết với gốc oxide. Khi sử dụng, liên kết này sẽ được bẻ gãy và giải phóng năng lượng cũng như oxy.

Một lợi thế nữa của lithium superoxide là nó cho phép pin tự tạo thành một hệ thống khép kín giống như mẫu pin lithium-ion hiện nay, đồng nghĩa với việc không cần đưa thêm oxy vào hoặc ra khỏi thiết bị mà chỉ cần sạc một cách đơn giản như những loại pin thông thường khác. Một đồng tác giả của nghiên cứu, tiến sỹ Larry Curtiss đến từ đại học Carnegie-Mellon, cho biết: "Phát hiện này của chúng tôi đã mở ra một hướng đi mới đầy tiềm năng để phát triển một thế hệ pin hoàn toàn mới. Mặc dù vẫn còn nhiều nghiên cứu nữa cần được tiến hành nhưng rõ ràng trong tương lai không xa, tuổi thọ và hiệu suất của pin mà chúng ta mong đợi sẽ được kéo dài hơn gấp vìa chục lần hiện nay".

Tham khảo Iflscience