Phát minh gây sốc: Không cháy nổ, không độc hại, loại pin kỳ lạ này sạc mỗi ngày dùng tới hơn 300 năm

Một nhóm các nhà khoa học tại Trung Quốc và Hong Kong đã tạo ra pin nước có thể sạc tới hơn 120.000 chu kỳ – cao gấp hàng chục lần so với pin lithium-ion hiện nay. Công trình được công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications đang thu hút sự quan tâm lớn của giới nghiên cứu và công nghiệp năng lượng.

Đột phá về tuổi thọ pin

Theo các nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications, một nhóm các nhà khoa học tại Trung Quốc và Hong Kong đã tạo ra pin nước có thể chịu được trên 120.000 lần sạc/xả trong điều kiện phòng thí nghiệm mà gần như không suy giảm hiệu suất. Trong khi đó, pin lithium-ion – công nghệ phổ biến nhất hiện nay trong điện thoại, xe điện và thiết bị điện tử – thường chỉ đạt khoảng 1.000–3.000 chu kỳ sạc trước khi xuống cấp rõ rệt.

Với mức độ bền này, nếu được sạc mỗi ngày, một viên pin nước về lý thuyết có thể hoạt động trong hơn 300 năm. Điều này mở ra triển vọng lớn cho các ứng dụng cần độ ổn định dài hạn như lưu trữ năng lượng tái tạo hoặc hệ thống điện dự phòng.

Cơ chế đặc biệt từ “nước muối đậu phụ”

Điểm khác biệt cốt lõi của công nghệ nằm ở chất điện phân – dung dịch dẫn điện trong pin. Thay vì sử dụng dung môi hữu cơ dễ cháy như lithium-ion, pin mới dùng dung dịch nước chứa các muối trung tính như magie và canxi, tương tự nước muối dùng trong sản xuất đậu phụ.

Dung dịch này có độ pH trung tính (khoảng 7), giúp hạn chế các phản ứng ăn mòn. Đây là nguyên nhân chính khiến pin truyền thống bị suy giảm theo thời gian.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Hệ thống của chúng tôi thể hiện độ ổn định chu kỳ dài hạn vượt trội và thân thiện môi trường trong điều kiện trung tính”.

Ngoài ra, pin còn sử dụng điện cực âm bằng polymer hữu cơ và điện cực dương dạng vật liệu tương tự “xanh Phổ” (Prussian blue), giúp các ion di chuyển ổn định mà không phá vỡ cấu trúc vật liệu.

An toàn và thân thiện môi trường

Một ưu điểm lớn của pin nước là độ an toàn. Do không sử dụng dung môi dễ cháy, loại pin này gần như loại bỏ nguy cơ cháy nổ vốn là vấn đề từng gây nhiều sự cố với pin lithium-ion.

Bên cạnh đó, các thành phần hóa học không độc hại giúp việc xử lý sau khi thải bỏ đơn giản hơn, không yêu cầu quy trình xử lý chất thải nguy hại như pin truyền thống. Chi phí sản xuất cũng được kỳ vọng thấp hơn nhờ sử dụng các nguyên liệu phổ biến, không phụ thuộc vào kim loại hiếm.

Dù sở hữu nhiều ưu điểm, công nghệ pin nước vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và chưa được thương mại hóa. Một trong những thách thức lớn nhất là mật độ năng lượng – tức lượng điện tích lưu trữ trên mỗi đơn vị khối lượng – vẫn thấp hơn so với pin lithium-ion.

Điều này khiến pin nước chưa phù hợp với các thiết bị yêu cầu nhỏ gọn như smartphone hoặc xe điện. Tuy nhiên, với các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn như điện gió, điện mặt trời hoặc trung tâm dữ liệu, đây lại là lợi thế đáng kể.

Các chuyên gia nhận định, nếu giải quyết được bài toán về mật độ năng lượng và sản xuất hàng loạt, pin nước có thể trở thành đối thủ đáng gờm của lithium-ion trong tương lai gần.