Không cần phải sạc điện thoại hoặc máy tính xách tay trong nhiều tuần, đó là giấc mơ mà các nhà nghiên cứu pin thay thế cho phiên bản pin lithium-ion phổ biến hiện nay đang hướng tới.
Hầu hết các thiết bị của chúng ta hiện nay đều sử dụng pin lithium-ion. Sự phát triển của nó là một điều kỳ diệu về công nghệ. Bên cạnh đó, nền công nghệ phát triển thần tốc đã mang lại cho chúng ta những chiếc điện thoại thông minh ngày càng mỏng hơn, gọn hơn và tất nhiên với nhiều tính năng hỗ trợ hơn.
Tuy nhiên, điều này lại khiến cho chiếc điện thoại hao tốn nhiều năng lượng pin hơn… và pin lithium-ion không còn là sự lựa chọn tối ưu nữa.
Pin lithium-ion không còn là sự lựa chọn tối ưu.
Các nhà hóa học tại Caltech, Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực JPL (thuộc NASA), Viện nghiên cứu Honda và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, đã tiên phong sử dụng pin dựa trên chất Fluoride - là một anion (ion mang điện tích âm) của nguyên tố Flo. Nghiên cứu nhằm mục đích chứng minh rằng pin florua có mật độ năng lượng cao hơn, có nghĩa là chúng có thể tồn tại lâu hơn - gấp 8 lần so với pin đang sử dụng hiện nay.
Điều này đồng nghĩa rằng đối với pin lithium-ion bạn thường phải sạc chiếc smartphone của bạn hàng ngày nếu muốn sử dụng hết các chức năng của nó. Còn đối với Pin florua chỉ sạc 1 lần 1 tuần.
Một loại pin điện thoại mới có thể giúp điện thoại của bạn bền hơn gấp tám lần.
"Nhưng việc chế tạo và sử dụng pin fluoride lại là một thách thức lớn, đặc biệt vì nó rất dễ bị ăn mòn và có phản ứng hóa học mạnh", Robert Grubbs, giáo sư hóa học của Caltech, đồng tác giả nghiên cứu cho biết.
Ý tưởng sử dụng fluoride trong pin đã có từ lâu, nhưng lại không được ứng dụng ngay bởi vì pin fluoride có tính ăn mòn mạnh và có tính chất hóa học không ổn định.
Vào những năm 1970, các nhà nghiên cứu đã cố gắng tạo ra pin fluoride có thể sạc lại bằng cách sử dụng các thành phần rắn, nhưng pin trạng thái rắn chỉ hoạt động ở điều kiện nhiệt độ cao, điều này không thực tế trong việc sử dụng đời sống hàng ngày.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã thêm một loại chất lỏng điện giải mới giúp nguyên tố florua ổn định ở nhiệt độ thường. Chất lỏng điện phân có tên gọi bis (2,2,2-trifluoroethyl) ether, hoặc BTFE. Dung môi này giúp giữ cho ion Fluoride ổn định để có thể đưa các electron qua lại trong pin.
Pin florua có mật độ năng lượng cao hơn, có nghĩa là chúng có thể tồn tại lâu hơn - gấp 8 lần so với pin đang sử dụng hiện nay.
Kết quả nghiên cứu cho thấy pin fluoride có khả năng kéo dài gấp 8 lần so với pin đang sử dụng hiện nay. Kết quả nghiên cứu là một bước đột phá lớn trong ngành công nghệ, và có thể dẫn đến việc sạc điện thoại thông minh, máy tính xách tay và thậm chí cả xe hybrid và xe điện trở nên dễ dàng hơn.
Simon Jones, nhà hóa học tại JPL và tác giả liên lạc của nghiên cứu mới, cho biết: "Chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn ban đầu để phát triển công nghệ này, nhưng đây là loại pin sạc fluoride đầu tiên hoạt động ở nhiệt độ phòng".