Bước đột phá cho sản xuất pin Natri-ion bền vững

Trong quá trình tìm kiếm khả năng lưu trữ năng lượng bền vững, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, đưa ra một khái niệm mới để chế tạo vật liệu điện cực hiệu suất cao cho pin natri.

Nó dựa trên một loại graphene mới để lưu trữ một trong những ion kim loại phổ biến và rẻ tiền nhất thế giới - natri. Kết quả cho thấy dung lượng có thể sánh ngang với các loại pin lithium-ion ngày nay.

Ứng dụng Janus graphene sản xuất pin Natri-ion (ảnh Đại học Công nghệ Chalmers).

Mặc dù các ion liti hoạt động tốt trong việc lưu trữ năng lượng, nhưng liti là một kim loại đắt tiền với những lo ngại về nguồn cung cấp lâu dài và các vấn đề môi trường.

Trong khi đó, natri là một kim loại giá rẻ dồi dào và là thành phần chính trong nước biển (và trong muối ăn). Điều này làm cho pin natri-ion trở thành một sự thay thế thú vị và bền vững.

Thông thường, khả năng xen kẽ natri trong (graphite) than chì tiêu chuẩn là khoảng 35 miliampe giờ trên gam (mA h/g ). Nhưng giờ đây với graphene mới, công suất cụ thể cho các ion natri là 332 (mA h/g), điều đó cho thấy công nghệ graphene mới năng lượng đã tăng gấp mười lần năng lượng của than chì tiêu chuẩn, tương đương với giá trị của liti trong graphite. Kết quả cũng cho thấy khả năng đảo ngược hoàn toàn và độ ổn định khi nguồn điện cao.

"Thật sự rất phấn khích khi chúng tôi quan sát thấy sự xen kẽ ion natri với dung lượng lớn như vậy. Nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng kết quả rất hứa hẹn. Điều này cho thấy có thể thiết kế các lớp graphene theo cấu trúc có trật tự phù hợp với natri”.

Graphene có tính chất hóa học không đối xứng trên các mặt đối diện và bởi vậy các nhà khoa học gọi nó là Janus graphene (theo tên của Thần La Mã cổ đại Janus có hai mặt - Vị thần của sự khởi đầu mới, gắn liền với cửa và cổng), Janus graphene được gắn ý nghĩa có khả năng mở ra cánh cửa cho các loại pin Natri-ion dung lượng cao.

Vật liệu Janus graphene vẫn còn một chặng đường dài mới được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nhưng kết quả mới cho thấy chúng sẽ là sự thay thế hoàn hảo trong công nghệ sản xuất pin tương lai.

Theo Tạp chí Điện tử