Cấu trúc phân
tử của molybden sunfua, một trong những vật liệu trong cực âm pin
lithium-lưu huỳnh mới (Ảnh: MIT)
Thông thường, lưu huỳnh trong
pin lithium-lưu huỳnh nằm trong cực âm và cực này được xây dựng bằng
một trong 2 cách. Mặc dù vậy, không may vẫn phải có sự đánh đổi:
chúng hoặc có mật độ năng lượng cao xét về trọng lượng hay xét về
thể tích hoặc cả hai. Hiểu cơ bản nhất, điều đó có nghĩa rằng pin
hoặc là nhỏ mà nặng hoặc nhẹ mà cồng kềnh.
Và đó là vấn đề mà nghiên
cứu mới có sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ MIT, Viện công nghệ
tân tiến Samsung, Đại học Tongji, Học viện khoa học Trung Quốc và Phòng
thí nghiệm vật liệu Songshan Lake nhắm vào.
Các nhà nghiên cứu đã xây
dựng cực âm lưu huỳnh lai mới trong một nỗ lực nhằm thu được đặc tính
tốt nhất của cả hai vật liệu. Cực âm rắn được làm từ sự kết hợp
của các hạt lưu huỳnh tinh khiết và molybden sunfua pha Chevrel được nén
lại với nhau. Vì sản phẩm cuối cùng có tính dẫn điện cao nên vật
liệu không cần quá nhiều carbon – chỉ cần có khoảng 10% so với 20 hoặc
30% so với trong các cực âm lưu huỳnh khác.
Sử dụng cực âm mới, nhóm đã
xây dựng một túi pin 3 lớp với dung lượng 1000 mAh và cho biết pin có
thể vượt qua công nghệ pin hiện có xét trên một số khía cạnh, thậm
chí trước khi được tối ưu hóa. Tổng thể, mật độ năng lượng của pin
lithium-ion thương mại đạt cao nhất ở mức 265 W/h/kg và 700 Wh/l. Trong
khi đó, pin lithium-lưu huỳnh mới có thể cán mốc 400 Wh trên xét cả hai
thông số.
Pin lithium-lưu huỳnh mới hiện
đạt trên 360 Wh/kg và 581 Wh/l, nghĩa là đã có mật độ năng lượng trọng
lượng cao hơn pin lithium-ion và mật độ thể tích tốt hơn các thiết bị
lithium-lưu huỳnh khác. Nhóm tin tưởng rằng với nghiên cứu thêm, thiết
kế mới có thể đạt được mật độ 400 Wh/kg và 700 Wh/l.
Nhưng cực âm lithium-lưu huỳnh
mới vẫn có một hạn chế lớn là tuổi thọ. Đó là vấn đề tương đối
phổ biến với các loại pin này và các nhà nghiên cứu đang làm việc để
cải thiên thiết kế cell pin tổng thể nhằm giải quyết vấn đề này. Các
nhóm khác thì đang xử lý vấn đề bằng cách cải tiến đầu kia, tức là
cực dương lithium.
LH (New Atlas)