Long Bình
Writer
Một nhóm nghiên cứu tại Hồng Kông vừa công bố công nghệ pin natri thế hệ mới có khả năng sạc đầy trong vài phút và vẫn giữ được hơn 70% dung lượng sau 500 chu kỳ. Thành tựu này được xem như lời giải cho “tử huyệt” vốn cản trở pin natri cạnh tranh với pin lithium-ion suốt nhiều năm.
Pin natri từng được kỳ vọng là lựa chọn xanh và rẻ hơn lithium, nhưng hạn chế lớn nhất nằm ở tính ổn định: dễ đoản mạch, nhanh tụt dung lượng khi sạc nhanh. Nhóm nghiên cứu từ Đại học Lingnan (Hồng Kông) phối hợp với Đại học Thanh Hoa và Viện Công nghệ Bắc Kinh đã tìm ra cách khắc phục bằng một giải pháp đơn giản đó là tăng nồng độ muối trong chất điện phân.
Nhờ điều chỉnh này, các ion natri tạo lớp phủ đồng đều hơn trên cực âm, hạn chế sự hình thành dendrite – những tinh thể nhọn gây đoản mạch. Kết quả thử nghiệm cho thấy pin hoạt động ổn định ở mật độ dòng trên 20 mA/cm², đạt tốc độ sạc 10C, tức chỉ mất vài phút thay vì vài giờ.
Thay vì sử dụng lớp phủ đắt đỏ hay vật liệu phức tạp, nhóm nghiên cứu tập trung thay đổi động học lắng đọng trong pin: chuyển từ khuếch tán sang điều khiển theo dòng điện tích. Cách tiếp cận này không chỉ kiểm soát dendrite hiệu quả mà còn giúp pin an toàn hơn trong sản xuất và vận chuyển, bởi khi xả hoàn toàn, pin không chứa natri kim loại.
Theo Giáo sư Li Liangliang nhấn mạnh thế giới đang phụ thuộc mạnh vào lithium, loại tài nguyên vừa khan hiếm, giá cao, vừa gây áp lực lớn lên môi trường đất và nước. Trong khi đó, natri có giá chỉ bằng 1/10 lithium và có thể khai thác dồi dào từ nước biển, hứa hẹn giảm đáng kể chi phí xe điện và lưu trữ năng lượng tái tạo.
Dù triển vọng rõ ràng, công nghệ này vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Chu kỳ tuổi thọ cần cải thiện gấp đôi hoặc gấp ba để đáp ứng nhu cầu thực tế, mật độ năng lượng của natri hiện thấp hơn lithium, và chi phí chất điện phân đậm đặc vẫn khá cao.
Tuy nhiên, giới chuyên gia nhận định đây là một trong những bước tiến quan trọng nhất của pin natri từ trước tới nay. Nếu khắc phục được các hạn chế còn lại, loại pin “muối” có thể trở thành nền tảng giúp ngành xe điện thoát khỏi sự phụ thuộc vào lithium.
Pin natri từng được kỳ vọng là lựa chọn xanh và rẻ hơn lithium, nhưng hạn chế lớn nhất nằm ở tính ổn định: dễ đoản mạch, nhanh tụt dung lượng khi sạc nhanh. Nhóm nghiên cứu từ Đại học Lingnan (Hồng Kông) phối hợp với Đại học Thanh Hoa và Viện Công nghệ Bắc Kinh đã tìm ra cách khắc phục bằng một giải pháp đơn giản đó là tăng nồng độ muối trong chất điện phân.
Nhờ điều chỉnh này, các ion natri tạo lớp phủ đồng đều hơn trên cực âm, hạn chế sự hình thành dendrite – những tinh thể nhọn gây đoản mạch. Kết quả thử nghiệm cho thấy pin hoạt động ổn định ở mật độ dòng trên 20 mA/cm², đạt tốc độ sạc 10C, tức chỉ mất vài phút thay vì vài giờ.
Thay vì sử dụng lớp phủ đắt đỏ hay vật liệu phức tạp, nhóm nghiên cứu tập trung thay đổi động học lắng đọng trong pin: chuyển từ khuếch tán sang điều khiển theo dòng điện tích. Cách tiếp cận này không chỉ kiểm soát dendrite hiệu quả mà còn giúp pin an toàn hơn trong sản xuất và vận chuyển, bởi khi xả hoàn toàn, pin không chứa natri kim loại.
Theo Giáo sư Li Liangliang nhấn mạnh thế giới đang phụ thuộc mạnh vào lithium, loại tài nguyên vừa khan hiếm, giá cao, vừa gây áp lực lớn lên môi trường đất và nước. Trong khi đó, natri có giá chỉ bằng 1/10 lithium và có thể khai thác dồi dào từ nước biển, hứa hẹn giảm đáng kể chi phí xe điện và lưu trữ năng lượng tái tạo.
Dù triển vọng rõ ràng, công nghệ này vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Chu kỳ tuổi thọ cần cải thiện gấp đôi hoặc gấp ba để đáp ứng nhu cầu thực tế, mật độ năng lượng của natri hiện thấp hơn lithium, và chi phí chất điện phân đậm đặc vẫn khá cao.
Tuy nhiên, giới chuyên gia nhận định đây là một trong những bước tiến quan trọng nhất của pin natri từ trước tới nay. Nếu khắc phục được các hạn chế còn lại, loại pin “muối” có thể trở thành nền tảng giúp ngành xe điện thoát khỏi sự phụ thuộc vào lithium.
