Pin lithium-air là một sản phẩm tiềm năng mang đến một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp chế tạo pin. Trong khi các loại pin thông thường có kết cấu khép kín với các tấm oxit kim loại nặng và chất oxy hóa bên trong thì pin lithium-air lại tiết kiệm khá nhiều trọng lượng dư thừa do sử dụng tấm oxit nhẹ hơn và tận dụng oxy trong không khí để tạo ra nguồn năng lượng.
Pin lithium-air hoạt động bằng cách lấy oxy từ không khí sau đó cất trữ nó vào trong các catot cấu trúc nano carbon. Trong quá trình xả điện oxy sẽ phản ứng với các ion lithium tạo ra lithium peroxide và từ đó sinh ra điện năng. Khi người dùng cắm điện sạc cho pin thì khí oxy sẽ được trả lại không khí và lithium quay trở lại cực dương. Quá trình này xảy ra đơn giản như thể pin đang "thở" và hoàn toàn thân thiện với môi trường.
Cơ cấu hoạt động của pin lithium-air
Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, quá trình tạo pin không hề dễ dàng. Ngoài ra, trong thực tế, công nghệ này vẫn còn nhiều hạn chế như phản ứng phụ giữ oxy với các thành phần cấu tạo của pin (điều này khiến trọng lượng pin tăng gấp đôi), pin có thể "tắc thở" vì việc cung cấp thêm oxy bị tắc nghẽn, lithium phản ứng và ăn mòn nhanh trong nước nên độ ẩm không khí là "kẻ thù không đội trời chung"...
Các phản ứng này sẽ khiến pin lithium-air trở nên kém bền vững và chỉ còn tác dụng trong một số ít lần nạp xả trước khi bị hư hỏng. Và điều mà các nhà nghiên cứu trăn trở đó chính là việc phải tìm ra một chất điện phân sẽ không phản ứng với không khí.
Nhiều nhà nghiên cứu đã thực hiện một vài nghiên cứu sơ bộ với các chất liệu ban đầu được thử nghiệm ở nhiệt độ trên 70 độ C. Một hợp chất của dẫn xuất ethylene glycol (tetra (ethylene) glycol dimethyl ether) và muối lithium (LiCF3SO3) đã được sử dụng như một chất điện phân tiềm năng cho phép các phản ứng oxy đi qua nhanh chóng mà không xảy ra bất kỳ phản ứng trung gian nào.
IBM đang nghiên cứu xe điện chạy bằng pin lithium-air
Sự ổn định hóa học sẽ dẫn đến các hoạt động ổn định hơn. Theo đó, những gì diễn ra ở chu kỳ nạp xả thứ 20 sẽ không khác gì nhiều so với lần thứ 100, thực hiện tốt nhiều ở nhiều mức độ sạc khác nhau, từ một ½ amp/gr vật liệu điện cực cho đến 3A/gr. Tuy nhiên, lại nảy sinh một vấn đề khó khăn là các điện cực chỉ là một phần nhỏ trong một tổ hợp có trọng lượng lớn hơn, mặc dù theo các nhà nghiên cứu, họ cho rằng thành phần chính chiếm trọng lượng pin đáng kể là lại các điện cực.
Các chuyên gia còn cho biết thêm là với tỉ lệ xả cao, công suất xử lý theo lý thuyết có thể lên đến 13.500 Wh/kg trên các điện cực. Nếu đem so sánh với công nghệ pin lithium-ion hiện tại khoảng 150 Wh/kg, lithium-air có thể đạt công suất gấp 10 lần con số này và ngay cả khi loại bỏ bớt đi trọng lượng của các thành phần phụ trợ, mật độ năng lượng thực tế ước tính cho một giá trị cao hơn rất nhiều.
Nhiều dự án nghiên cứu phát triển loại pin này đang được triển khai và theo dự kiến, đến năm 2020, Lithium-air sẽ bắt đầu được thương mại hoá. Một khi được nghiên cứu thành công, các dự án này sẽ góp phần làm thay đổi bộ mặt của ngành năng lượng toàn thế giới.
Nguồn : http://genk.vn
