Đột phá từ Hàn Quốc: Chỉ thêm một chất phụ gia, pin nước hoạt động hơn 2.800 giờ, lập kỷ lục công suất thế giới

Trong bối cảnh nhu cầu lưu trữ năng lượng toàn cầu tăng mạnh nhờ sự phát triển của xe điện, năng lượng tái tạo và các trung tâm dữ liệu AI, các nhà khoa học trên thế giới đang chạy đua tìm kiếm những công nghệ pin an toàn, bền bỉ và có chi phí thấp hơn pin lithium-ion truyền thống. Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc đã công bố một bước tiến đáng chú ý khi chỉ cần bổ sung một chất phụ gia vào chất điện phân đã giúp pin nước đạt tuổi thọ hoạt động hơn 2.800 giờ, đồng thời thiết lập mức công suất diện tích cao nhất từng được ghi nhận đối với loại pin này.

Pin nước – ứng viên sáng giá thay thế lithium-ion

Khác với pin lithium-ion sử dụng chất điện phân hữu cơ dễ cháy, pin nước (aqueous battery) sử dụng dung dịch điện phân gốc nước. Điều này mang lại nhiều ưu điểm như an toàn hơn, gần như không có nguy cơ cháy nổ, thân thiện với môi trường và có tiềm năng giảm đáng kể chi phí sản xuất.

Tuy nhiên, công nghệ này vẫn tồn tại những hạn chế lớn. Trong quá trình sạc, điện cực kẽm dễ hình thành các tinh thể không đồng đều (dendrite), gây hư hỏng pin và làm giảm tuổi thọ. Đồng thời, phản ứng giữa kẽm và nước cũng khiến điện cực bị ăn mòn, làm dung lượng suy giảm theo thời gian. Đây là hai rào cản lớn khiến pin nước chưa thể cạnh tranh với pin lithium-ion trên quy mô thương mại.

Chìa khóa nằm ở chất phụ gia C10

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Hoseok Park tại Đại học Sungkyunkwan (SKKU), Hàn Quốc, đã phát triển một chất phụ gia điện giải mang tên C10, thuộc nhóm phân tử zwitterion – có khả năng mang đồng thời điện tích dương và âm trong cùng một cấu trúc.

Khi được bổ sung vào chất điện phân, các phân tử C10 tự sắp xếp thành những cấu trúc nano có đường kính khoảng 3,77 nanomet và thực hiện hai nhiệm vụ quan trọng:

• Định hướng các ion kẽm lắng đọng đồng đều trên bề mặt điện cực, hạn chế sự hình thành các tinh thể gây hỏng pin.

• Tạo nên một lớp màng bảo vệ siêu mỏng bao phủ điện cực kẽm, giảm đáng kể hiện tượng ăn mòn và các phản ứng phụ giữa kẽm với nước.

Nhờ cơ chế này, nhóm nghiên cứu đã giải quyết đồng thời hai vấn đề vốn luôn đánh đổi lẫn nhau: kéo dài tuổi thọ và duy trì dung lượng của pin.

Hoạt động ổn định hơn 2.800 giờ

Theo kết quả thử nghiệm, pin nước sử dụng chất điện phân có bổ sung C10 có thể vận hành ổn định liên tục hơn 2.800 giờ. Đồng thời, hệ thống đạt công suất diện tích 8,10 mAh/cm², được nhóm nghiên cứu đánh giá là mức cao nhất từng được ghi nhận đối với các hệ thống pin nước hiện nay.

Đáng chú ý, thành tựu này đạt được mà không cần thay đổi thiết kế tổng thể của pin hay sử dụng vật liệu đắt tiền. Điều đó giúp công nghệ có khả năng tích hợp vào các dây chuyền sản xuất hiện có với chi phí chuyển đổi thấp hơn nhiều so với việc phát triển một kiến trúc pin hoàn toàn mới.

Tiềm năng cho AI và năng lượng tái tạo

Các nhà nghiên cứu cho rằng công nghệ này đặc biệt phù hợp với các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn, nơi yếu tố an toàn, độ bền và chi phí quan trọng hơn mật độ năng lượng.

Những lĩnh vực có thể hưởng lợi gồm:

• Hệ thống lưu trữ điện cho điện gió và điện mặt trời.

• Trung tâm dữ liệu AI với nhu cầu nguồn điện dự phòng ngày càng lớn.

• Hệ thống lưu trữ năng lượng cho lưới điện quốc gia.

• Các ứng dụng công nghiệp cần pin có độ an toàn cao.

Nếu tiếp tục chứng minh được hiệu quả trong các thử nghiệm quy mô lớn và được thương mại hóa thành công, công nghệ phụ gia C10 có thể mở ra một hướng phát triển mới cho pin nước, giúp giảm sự phụ thuộc vào pin lithium-ion trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng cố định.

Triển vọng trong tương lai

Mặc dù vẫn cần thêm thời gian để kiểm chứng độ bền trong điều kiện thực tế và hoàn thiện quy trình sản xuất quy mô công nghiệp, kết quả nghiên cứu từ Hàn Quốc cho thấy chỉ một thay đổi nhỏ trong thành phần chất điện phân cũng có thể tạo ra bước nhảy vọt về hiệu suất.

Trong bối cảnh thế giới ngày càng cần các giải pháp lưu trữ điện an toàn, bền vững và chi phí hợp lý, pin nước cải tiến bằng phụ gia C10 được kỳ vọng sẽ trở thành một trong những công nghệ đáng chú ý nhất trong cuộc đua phát triển pin thế hệ mới.

-------------------------------------------------------------------------------------------------

Theo dõi https://visionpower.vn/ để cập nhật thêm về các sản phẩm khác cũng như tin tức mới nhất về thị trường và công nghệ mới nhất !

  Theo dõi các sản phẩm và tin tức mới tại trang chủ của  https://visionpower.vn/   – Hotline: 0972 542 242

Chuyên phân phối, cung cấp ắc quy – pin lưu trữ – pin xe điện – bảo hành chính hãng – giấy tờ đầy đủ – hỗ trợ tư vấn các giải pháp lưu trữ về năng lượng 

– MST            : 0110354516

– VPGD       : Lô 38 – Liền kề 10 – Khu Đô Thị Văn Khê – P.La Khê – Q.Hà Đông – Hà Nội

– Website.   : www.tongkhoacquy.com -  https://visionpower.vn/

– Facebook : https://www.facebook.com/tongkhopinacquy

– Tiktok       : https://www.tiktok.com/@tongkhoacquypin

– Email       : kd.azcompower@gmail.com

– Hotline     : 0972 542 242