Các nhà khoa học Nhật Bản vừa chế tạo thành công pin lithium-ion mà không cần sử dụng kim loại đất hiếm. Ngày 17/10, một nhóm các nhà nghiên cứu của nước này, trong đó có Phó Giáo sư Yasushi Morita của trường Đại học Osaka, đã sử dụng trioxotriangulene , một loại nguyên liệu hữu cơ chiết xuất từ dầu...
Các nhà khoa học Nhật Bản vừa chế tạo thành công pin lithium-ion mà không cần sử dụng kim loại đất hiếm.
Ngày 17/10, một nhóm các nhà nghiên cứu của nước này, trong đó có Phó Giáo sư Yasushi Morita của trường Đại học Osaka, đã sử dụng trioxotriangulene, một loại nguyên liệu hữu cơ chiết xuất từ dầu mỏ, để thay thế coban vốn là một kim loại đất hiếm.
Nhóm nghiên cứu cho biết các pin thế hệ mới này có khả năng tích điện cao gấp gần 2 lần so với các loại pin hiện nay. Khả năng phát điện của loại pin này sẽ giảm khoảng 30% sau khi sử dụng hơn 100 lần. Tuy nhiên, phương pháp sản xuất loại pin mới này ít tốn kém hơn và pin thế hệ mới nhẹ hơn so với loại pin hiện nay.
Phó giáo sư Morita cho biết việc sản xuất thành công loại pin lithium-ion thế hệ mới này có thể mở đường cho việc chế tạo các thiết bị nhẹ hơn như điện thoại di động với thời gian sử dụng dài hơn. Ông cũng hy vọng phương pháp mới này sẽ được ứng dụng trong quá trình sản xuất ắcquy cho ôtô.
Cho đến nay, để sản xuất pin lithium-ion sử dụng trong máy vi tính và điện thoại di động, người ta phải sử dụng coban, một loại kim loại đất hiếm chỉ được sản xuất ở một số nước trên thế giới và có giá cả biến động tương đối mạnh.
Thành công của nghiên cứu trên có thể sẽ giúp giảm dần sự phụ thuộc của ngành công nghệ cao vào nguồn tài nguyên đất hiếm.
Các nhà khoa học Nhật Bản vừa công bố một bước tiến đáng chú ý trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, khi chế tạo thành công pin lithium-ion không cần sử dụng kim loại đất hiếm. Thành tựu này được xem là hướng mở tiềm năng cho ngành công nghệ cao, vốn lâu nay phụ thuộc đáng kể vào những nguyên liệu có nguồn cung hạn chế và giá cả biến động. Nghiên cứu được công bố ngày 17/10, với sự tham gia của nhóm chuyên gia Nhật Bản, trong đó có Phó Giáo sư Yasushi Morita thuộc trường Đại học Osaka.
Điểm đặc biệt của loại pin mới nằm ở vật liệu được dùng để thay thế coban, một kim loại đất hiếm thường xuất hiện trong pin lithium-ion hiện nay. Nhóm nghiên cứu lựa chọn trioxotriangulene, nguyên liệu hữu cơ chiết xuất từ dầu mỏ, nhằm tạo ra cấu trúc điện cực mới phù hợp hơn với yêu cầu lưu trữ năng lượng. Cách tiếp cận này giúp các nhà khoa học giảm nhu cầu sử dụng coban, đồng thời mở ra khả năng xây dựng quy trình sản xuất ít phụ thuộc vào tài nguyên đặc biệt.
Theo nhóm nghiên cứu, pin thế hệ mới có khả năng tích điện cao gấp gần hai lần so với những loại pin lithium-ion đang được sử dụng phổ biến. Dung lượng tích điện lớn hơn có thể giúp thiết bị duy trì hoạt động lâu hơn trước khi người dùng cần kết nối với nguồn điện. Đây là ưu điểm đặc biệt đáng chú ý đối với điện thoại di động, máy tính và những thiết bị thường xuyên phải hoạt động trong điều kiện thiếu ổ cắm.
Tuy nhiên, công nghệ mới vẫn tồn tại hạn chế liên quan đến độ bền sau nhiều chu kỳ sử dụng, bởi khả năng phát điện của pin sẽ giảm khoảng 30% khi đã được dùng hơn 100 lần. Con số này cho thấy hiệu suất ban đầu cao chưa đồng nghĩa với việc pin có thể duy trì ổn định trong thời gian dài. Vì vậy, nhóm nghiên cứu còn phải tiếp tục hoàn thiện vật liệu và quy trình chế tạo trước khi loại pin này có thể được ứng dụng rộng rãi trong đời sống.
Bù lại cho hạn chế về độ bền, phương pháp sản xuất pin mới được cho là ít tốn kém hơn so với cách chế tạo pin lithium-ion truyền thống. Việc loại bỏ coban khỏi thành phần chính cũng giúp giảm áp lực chi phí, nhất là trong bối cảnh giá kim loại này có thể thay đổi mạnh theo nguồn cung trên thị trường. Bên cạnh lợi ích kinh tế, pin thế hệ mới còn nhẹ hơn, một đặc điểm có thể tạo khác biệt rõ rệt trong các thiết bị điện tử cầm tay.
Phó Giáo sư Yasushi Morita cho rằng thành công của nghiên cứu có thể mở đường cho việc chế tạo những thiết bị nhẹ hơn, chẳng hạn điện thoại di động có thời gian sử dụng dài hơn. Người dùng khi đó có thể sở hữu thiết bị dễ mang theo, đồng thời giảm số lần phải sạc pin trong ngày. Dù vậy, để biến kỳ vọng này thành sản phẩm thương mại, công nghệ vẫn cần trải qua thêm nhiều bước đánh giá về độ ổn định, độ an toàn và khả năng sản xuất quy mô lớn.
Nhóm nghiên cứu cũng hy vọng phương pháp mới sẽ được ứng dụng trong quá trình sản xuất ắcquy dành cho ôtô, lĩnh vực đang đòi hỏi những giải pháp lưu trữ năng lượng nhẹ, bền và tiết kiệm hơn. Nếu đạt được độ tin cậy cần thiết, loại pin này có thể hỗ trợ các nhà sản xuất giảm khối lượng hệ thống năng lượng trên phương tiện. Tuy nhiên, bài toán kéo dài tuổi thọ sau nhiều lần sạc và phát điện vẫn cần được giải quyết trước khi công nghệ phù hợp với yêu cầu khắt khe của ôtô.
Hiện nay, pin lithium-ion trong máy vi tính và điện thoại di động vẫn phải sử dụng coban, loại kim loại đất hiếm chỉ được sản xuất tại một số quốc gia trên thế giới. Nguồn cung tập trung cùng giá cả biến động tương đối mạnh khiến các nhà sản xuất công nghệ đối mặt với nguy cơ chi phí tăng và chuỗi cung ứng thiếu ổn định. Thành công của nhóm nghiên cứu Nhật Bản vì thế có thể góp phần giảm dần sự phụ thuộc của ngành công nghệ cao vào nguồn tài nguyên đất hiếm, nếu những ưu điểm được chứng minh qua các giai đoạn phát triển tiếp theo.
