Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã đạt được một bước tiến đáng kể hướng tới một tương lai bền vững hơn với việc phát triển vật liệu pin lithium-ion hy vọng đem đến cuộc cách mạng cho ngành pin xe điện.

Theo đó, vật liệu pin mới này có tên là TAQ (bis-tetraaminobenzoquinone), chứa các phân tử hữu cơ nhỏ có ba vòng lục giác hợp nhất bao gồm một cực âm làm từ vật liệu hữu cơ, mang lại giải pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn so với các loại pin lithium coban hoặc niken thường được sử dụng. Đặc biệt loại pin sử dụng vật liệu hữu cơ này có dung lượng lưu trữ tương đương và tốc độ sạc nhanh hơn so với pin coban.

Pin lithium sử dụng vật liệu hữu cơ có thể là tương lai của xe điện. Ảnh: medriva

Các nhà nghiên cứu cho biết thêm lớp vật liệu mới này có cấu trúc giống như than chì, chứa quinone đóng vai trò là nguồn dự trữ năng lượng hiệu quả, cùng các amin hỗ trợ vật liệu này hình thành các liên kết hydro mạnh mẽ. Các liên kết hydro đó mang lại cho vật liệu TAQ sự ổn định và khó hòa tan. Điều này rất quan trọng, vì nó sẽ ngăn vật liệu TAQ hòa tan vào chất điện phân của pin, do đó làm cho pin bền hơn.

Không những thế, theo đánh giá từ các chuyên gia của MIT, loại vật liệu pin mới có thể được sản xuất với chi phí thấp hơn đáng kể so với coban. Loại pin mới chứa TAQ sở hữu dung lượng lưu trữ năng lượng tương đương với pin chứa coban, và pin mới cũng có thể sạc nhanh hơn rất nhiều. Bên cạnh đó, cực âm được tối ưu hóa lưu trữ cực âm 306 mAh g-1, cung cấp mật độ năng lượng 765 Wh kg-1 cực âm và có thể sạc/xả chỉ trong 6 phút, thể hiện khả năng cạnh tranh hoạt động của nó trong các loại pin thực tế.

Ông Mircea Dincă  Giáo sư Năng lượng W.M.Keck tại MIT nhận định: “Vật liệu pin mới này có thể có tiềm năng lớn vì nó hoạt động rất tốt. Nó có khả năng cạnh tranh với các công nghệ pin hiện tại, giúp tiết kiệm rất nhiều chi phí, các vấn đề môi trường liên quan đến việc khai thác các kim loại hiện đang dùng để sản xuất pin”.

Nói về nhược điểm của pin lithium coban, ông Mircea Dincă cho biết, vật liệu coban dù nhiều điểm ưu việt về mặt hiệu suất lưu trữ năng lượng, nhưng chúng có vấn đề là không được phổ biến rộng rãi và giá thành khá cao. Khi tỷ lệ sử dụng xe điện cao hơn nhiều trên thị trường tiêu dùng, vật liệu pin này chắc chắn sẽ đắt hơn nữa.

Tương lai của việc lưu trữ năng lượng và xe điện dường như đầy hứa hẹn với sự phát triển của các vật liệu điện cực hữu cơ này. Các nhà nghiên cứu tại MIT cam kết tiếp tục khám phá các vật liệu pin thay thế lithium bằng natri hoặc magie, vốn là những vật liệu có giá cả phải chăng và sẵn có hơn lithium. Tuy nhiên sự phát triển loại pin hữu cơ mới này có thể coi là đóng góp không thể phủ nhận vào sự bền vững của hành tinh và sự tiến bộ của công nghệ năng lượng tái tạo. Bước tiến này mở ra triển vọng cho một tương lai xanh sạch với xe điện và nguồn năng lượng bền vững, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường.