Nhân đôi dung lượng pin natri-ion bằng cách giữ nước trong pin
- Thứ sáu - 27/02/2026 15:51
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Pin natri-ion có nhiều ưu điểm hơn so với pin lithium-ion. Tuy nhiên, mật độ lưu trữ năng lượng không nằm trong số đó. Điều này có thể sẽ thay đổi nhờ một phương pháp mới tạo ra loại pin natri-ion sử dụng catốt giàu nước.
Hiện tại, thực sự không có loại pin nào vượt trội hơn pin lithium-ion về mật độ năng lượng và trọng lượng nhẹ. Đó là lý do tại sao chúng được sử dụng trong mọi thứ, từ ô tô điện đến điện thoại di động. Nhưng chắc chắn có những vấn đề với công nghệ này, bao gồm cả việc bản thân lithium rất khó khai thác, đắt tiền và gây hại cho môi trường. Pin lithium cũng dễ bị quá nhiệt, đôi khi có thể bốc cháy và hoạt động không tốt ở nhiệt độ rất thấp.
Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu đã dành nhiều sự chú ý cho pin natri-ion. Xét cho cùng, natri cực kỳ dồi dào, dễ khai thác và không đi kèm với những phức tạp về địa chính trị liên quan đến khai thác lithium. Tuy nhiên, pin natri-ion thường nặng hơn và có mật độ năng lượng thấp hơn so với pin lithium-ion, nghĩa là bạn nhận được ít năng lượng hơn từ vật liệu nặng hơn. Dù vậy, chúng an toàn hơn, chi phí sản xuất rẻ hơn và hầu như không có vấn đề gì về chuỗi cung ứng.
Nay bằng một phương pháp xử lý độc đáo với vật liệu catốt trong pin natri-ion, các nhà nghiên cứu từ Đại học Surrey ở Anh đã tìm ra cách để tăng gần gấp đôi dung lượng lưu trữ năng lượng của pin. Catốt được tạo ra từ một hợp chất đang được liên tục nghiên cứu để sử dụng trong các loại pin này, được gọi là vanadat hydrat cấu trúc nano (NVOH). Tuy nhiên, thông thường, NVOH được sử dụng sau khi khử nước. Lần này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một cách tiếp cận khác.
“Kết quả của chúng tôi hoàn toàn nằm ngoài dự đoán. Natri vanadi ôxít đã được sử dụng từ nhiều năm nay và người ta thường xử lý nhiệt để loại bỏ nước vì cho rằng nước gây ra vấn đề. Chúng tôi quyết định thách thức giả định đó và kết quả tốt hơn nhiều so với dự đoán. Vật liệu này cho thấy hiệu suất và độ ổn định mạnh mẽ hơn nhiều so với mong đợi và thậm chí có thể tạo ra những khả năng mới thú vị cho cách sử dụng loại pin này trong tương lai”, tác giả dẫn đầu nghiên cứu Daniel Commandeur cho biết.
Trên thực tế, NVOH hiệu quả đến mức các nhà nghiên cứu cho rằng nó hiện được coi là vật liệu catốt hàng đầu cho pin natri-ion. Pin thử nghiệm sử dụng vật liệu này vẫn ổn định trong hơn 400 chu kỳ sạc.
Nghiên cứu chỉ ra, lý do cho khả năng lưu trữ năng lượng được tăng cường là do lượng nước dư thừa cho phép các lớp của vật liệu giãn nở nhẹ, tạo thêm không gian cho các ion natri di chuyển ra vào và cho phép catốt lưu trữ nhiều ion hơn.
Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu đã dành nhiều sự chú ý cho pin natri-ion. Xét cho cùng, natri cực kỳ dồi dào, dễ khai thác và không đi kèm với những phức tạp về địa chính trị liên quan đến khai thác lithium. Tuy nhiên, pin natri-ion thường nặng hơn và có mật độ năng lượng thấp hơn so với pin lithium-ion, nghĩa là bạn nhận được ít năng lượng hơn từ vật liệu nặng hơn. Dù vậy, chúng an toàn hơn, chi phí sản xuất rẻ hơn và hầu như không có vấn đề gì về chuỗi cung ứng.
Nay bằng một phương pháp xử lý độc đáo với vật liệu catốt trong pin natri-ion, các nhà nghiên cứu từ Đại học Surrey ở Anh đã tìm ra cách để tăng gần gấp đôi dung lượng lưu trữ năng lượng của pin. Catốt được tạo ra từ một hợp chất đang được liên tục nghiên cứu để sử dụng trong các loại pin này, được gọi là vanadat hydrat cấu trúc nano (NVOH). Tuy nhiên, thông thường, NVOH được sử dụng sau khi khử nước. Lần này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một cách tiếp cận khác.
“Kết quả của chúng tôi hoàn toàn nằm ngoài dự đoán. Natri vanadi ôxít đã được sử dụng từ nhiều năm nay và người ta thường xử lý nhiệt để loại bỏ nước vì cho rằng nước gây ra vấn đề. Chúng tôi quyết định thách thức giả định đó và kết quả tốt hơn nhiều so với dự đoán. Vật liệu này cho thấy hiệu suất và độ ổn định mạnh mẽ hơn nhiều so với mong đợi và thậm chí có thể tạo ra những khả năng mới thú vị cho cách sử dụng loại pin này trong tương lai”, tác giả dẫn đầu nghiên cứu Daniel Commandeur cho biết.
Trên thực tế, NVOH hiệu quả đến mức các nhà nghiên cứu cho rằng nó hiện được coi là vật liệu catốt hàng đầu cho pin natri-ion. Pin thử nghiệm sử dụng vật liệu này vẫn ổn định trong hơn 400 chu kỳ sạc.
Nghiên cứu chỉ ra, lý do cho khả năng lưu trữ năng lượng được tăng cường là do lượng nước dư thừa cho phép các lớp của vật liệu giãn nở nhẹ, tạo thêm không gian cho các ion natri di chuyển ra vào và cho phép catốt lưu trữ nhiều ion hơn.