Bài toán ô nhiễm từ pin xe điện đã có lời giải: Mỹ công bố công nghệ tái chế pin dễ dàng nhờ "tư duy ngược"

Trong nỗ lực giải bài toán rác thải điện tử đang ngày càng nghiêm trọng do sự phát triển của ngành xe điện, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một loại vật liệu pin hoàn toàn mới, có khả năng tự phân rã để dễ dàng tái chế.

Đây là một chất điện phân thể rắn (solid-state electrolyte) mang tính cách mạng, có thể dễ dàng bị phá vỡ khi tiếp xúc với dung môi hữu cơ. Nhờ đó, toàn bộ viên pin có thể được tháo rời nhanh chóng, giúp tái sử dụng các linh kiện giá trị một cách dễ dàng mà không cần quy trình xử lý phức tạp như hiện nay.

Từ Kevlar đến pin dễ phân hủy

Chất điện phân mới được tạo thành từ các phân tử có cấu trúc hóa học tương tự Kevlar – vật liệu nổi tiếng với độ bền cao thường dùng trong áo giáp chống đạn. Khi tiếp xúc với nước, các phân tử này tự động sắp xếp thành hàng triệu dải nanoribbon dẫn ion siêu nhỏ, liên kết chặt chẽ để tạo thành một lớp vật liệu rắn, dẫn điện và bền vững.

Trong quá trình sản xuất pin, lớp chất điện phân này được ép nóng thành lớp liên kết giữa điện cực âm và dương. Điểm đặc biệt là khi pin hết vòng đời, chỉ cần ngâm toàn bộ viên pin vào dung môi hữu cơ, lớp điện phân sẽ tan rã chỉ trong vài phút - theo mô tả của tác giả chính Yukio Cho, quá trình này "giống như kẹo bông tan trong nước". Kết quả là pin sẽ tự rã thành từng phần, cho phép thu hồi linh kiện bên trong mà không cần tháo lắp bằng cơ khí hay dùng nhiệt độ cao.

Tư duy ngược: Thiết kế pin hướng tới khả năng tái chế ngay từ đầu

"Chúng ta từng tập trung vào hiệu suất pin trước, sau đó mới nghĩ cách tái chế những viên pin có cấu trúc phức tạp và vật liệu khó xử lý," Yukio Cho chia sẻ. "Còn chúng tôi tiếp cận theo hướng ngược lại - bắt đầu từ vật liệu dễ tái chế rồi làm cho nó tương thích với pin. Việc thiết kế pin có khả năng tái chế ngay từ đầu là một hướng đi hoàn toàn mới."

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công nguyên mẫu pin thể rắn hoạt động được dựa trên chất điện phân mới. Tuy hiệu suất hiện tại vẫn chưa thể so sánh với các loại pin thương mại cao cấp, nhưng đây là bước đi đầu tiên đầy hứa hẹn, đặc biệt trong bối cảnh ngành công nghiệp xe điện đang cần những giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường hơn.

Hướng đến nền kinh tế tuần hoàn cho pin

Phát minh này có tiềm năng mở ra một tương lai nơi pin xe điện không còn là gánh nặng rác thải, mà có thể được phân tách và tái sử dụng dễ dàng trong một chu trình tuần hoàn khép kín. Việc giảm thiểu nhu cầu khai thác tài nguyên mới không chỉ bảo vệ môi trường mà còn giảm chi phí sản xuất pin trong dài hạn.

Khi mà thế giới đang hướng đến điện khí hóa giao thông và năng lượng xanh, những cải tiến như của nhóm nghiên cứu MIT có thể là một trong các mảnh ghép quan trọng để đảm bảo rằng cuộc chuyển dịch này không tạo ra hệ quả tiêu cực mới cho môi trường.