Các nhà khoa học tại Trung tâm Skoltech về Khoa học và Công nghệ Nguyên liệu (CEST) mới đây đã tạo ra một chất liệu catot dựa trên titanium fluoride phosphate, giúp cải thiện hiệu quả năng lượng cũng như ổn định hoạt động với dòng xả cao.

Giờ đây, để thỏa mãn sự phát triển liên tục của các nguồn truyền điện và năng lượng tái tạo, ta cần phải có được những giải pháp lữu trữ năng lượng thương mại, an toàn và giá rẻ, dựa trên pin ion kim loại. Trong công nghệ li-on hiện tại, rào cản lớn nhất là giá thành cao, song song với đó là sự cạn kiệt về tài nguyên liti và coban – 2 kim loại được sử dụng trong sản xuất catot – một thành phần tối quan trọng của pin, quyết định các tính chất chức năng cũng như hiệu quả hoạt động.

Đã có rất nhiều công trình để tìm kiếm các vật liệu thay thế, cụ thể là sử dụng các nguyên tố rẻ hơn như kali (potassium) để thay cho liti. Còn coban thì có thể được thay bằng các kim loại phổ biến và an toàn hơn cho môi trường như sát, mangan, hay thậm chí là titan.

Titan là nguyên tố phổ biến thứ 10 trên bề mặt vỏ trái đấy, được khai thác trên khắp thế giới, với các quặng phổ biến rất rộng rãi, ổn định, và không độc hại. Tuy nhiên, dù sở hữu những lợi thế kể trên, kim loại này lại có ít hóa điện thế, dẫn tới làm hạn chế năng lượng lưu trữ được trong pin – một rào cản lớn trong việc sử dụng hợp chất titan để thay thế các chất liệu catot hiện hành.

Trước những vấn đề này, các nhà khoa học tại Skoltech đã thành công tạo ra một chất liệu catot mới, tiên tiến hơn, dựa trên titanium fluoride phosphate (KTiPO4F), với hóa điện thế lớn, đồng thời ổn định ở tỷ suất xả/thu điện cao.

Theo Giáo sư Stanislav Fedotov: Đây là một kết quả đầy kỳ tích đã phá bỏ vấn đề hiện hữu trong ‘cộng đồng pin’ rằng, chất liệu dựa trên titan chỉ có thể sử dụng ở anot, vì titan có điện thế thấp. Chúng tôi tin rằng, việc tìm ra KTiPO4F với điện thế cao sẽ mang lại một làn gió mới trong việc tìm kiếm và phát triển các chất liệu catot có chưa titan, cùng những đặc tính hóa điện đặc biệt.”

Giáo sư Artem Abakumov – Giám đốc của CEST cũng phát biểu: Trên quan điểm của hóa học vô cơ và hóa học chất rắn, đây là ví dụ hoàn hảo chống lại việc mù quáng tin vào những giáo lý phổ thông, mà thay vào đó phải luôn rộng mở với những ý kiến mới. Nếu bạn chọn đúng thành phần hóa học, cấu trúc tinh thể, và phương thức tổng hợp, thì không thể cũng sẽ biến thành có thể. Từ đó, bạn sẽ tìm ra được những chất liệu mới với thành phần đáng ngạc nhiên, cũng như cơ hội ứng dụng thực tiễn mới. Và công trình của Giáo sư Fedotov cùng đội ngũ của anh chính là minh chứng.”

Theo EurekAlert

Tin liên quan: