Một nhóm các nhà hóa học đến từ trường đại học Waterloo, Canada mới đây đã đạt được một bước đột phá trong việc phát triển công nghệ pin mới cho xe điện.
Được dẫn dắt bởi giáo sư hóa học Linda Nazar, nhóm nghiên cứu này đã phát hiện ra rằng hiệu suất của pin lithium-sulfur (Liti lưu huỳnh hay Li-S) có thể được cải thiện đáng kể bằng việc sử dụng tấm màng nano Man-gan đi-ô-xít (MnO2). Bước đột phá này có thể được ứng dụng để tạo ra những khối pin trên các phương tiện giao thông. Theo đó, công nghệ mới cho phép những chiếc xe máy điện chạy được một quãng đường dài gấp ba lần so với việc sử dụng pin lithium-ion có cùng trọng lượng.
Con số hết sức ấn tượng nói trên có thể tạo ra một cú hích mạnh mẽ vào lĩnh vực đang rất “hot” hiện nay bởi loại pin này sẽ giúp loại bỏ sự lo ngại của khách hàng khi mua một chiếc xe máy điện vốn khá hạn chế về phạm vi hoạt động. Nếu tuổi thọ được kéo dài trong khi giá thành sản xuất ở mức hợp lý thì lượng xe máy điện được tiêu thụ sẽ tăng lên đáng kể. Theo giáo sư Nazar thì đây là một bước tiến quan trọng và sẽ đưa công nghệ pin Li-S đến gần hơn với thực tế.
Nghiên cứu cho thấy bề mặt của tấm màng nano MnO 2 sẽ biến đổi cathode (cực âm trong quá trình sạc điện và cực dương khi phóng điện) của thỏi pin Li-S thành một siêu điện cực có khả năng tái nạp hơn 2000 lần. Mặc dù trữ lượng rất dồi dào, nhẹ và có giá thành khá thấp nhưng lưu huỳnh chưa bao giờ được dùng để tạo ra cathode trong những thỏi pin bởi nó sẽ bị hòa tan trong dung dịch điện phân – lớp ngăn cách giữa hai điện cực.
Trường đại học Waterloo cũng cho biết nghiên cứu trước đó của vị giáo sư này đã chỉ ra rằng tỉ-tấn ô-xít (TiO) có thể làm bền vững lưu huỳnh nhưng tấm màng nano MnO2 thậm chí còn làm tốt hơn thế. Mục tiêu của nghiên cứu mới được thực hiện là nhằm giải thích cơ chế của quá trình nói trên. Được biết, phản ứng làm bền vững lưu huỳnh khá tương đồng với một quy trình hóa học được tìm ra vào năm 1845, ngay trong thời kỳ hoàng kim của nguyên tố này.
Bà Nazar nói rằng: “Hiện tại có rất ít nhà nghiên cứu tìm hiểu cũng như giảng dạy về lưu huỳnh. Thật là mỉa mai khi chúng tôi phải nghiên cứu sâu về lĩnh vực văn học để tìm hiểu một thứ có thể thay đổi tương lai của chúng ta.”
Nhờ việc sở hữu trọng lượng nhẹ hơn, giá thành sản xuất thấp hơn trong khi mật độ năng lượng lại lớn hơn nên Li-S được cho là sẽ trở thành công nghệ thay thế cho pin Li-ion hiện tại. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất của loại pin này chính là tính dẫn điện kém của cathode lưu huỳnh. Vì vậy, các nhà sản xuất đang chủ yếu tập trung nghiên cứu để tạo ra những cathode có khả năng dẫn điện tốt hơn.
