Chất điện phân mới của pin lithium-ion có thành phần từ kem dưỡng da?

(CLO) Theo kết quả nghiên cứu được công bố mới đây trên tạp chí Nature Materials. Chất này không tốn kém, không dễ cháy, ít độc hại, thân thiện với môi trường và có thể tạo ra điện áp ổn định cho việc đưa vào sử dụng phổ biến.
Giáo sư Lu Yi-chun (trái) và tiến sĩ Jing Xie trình bày nguyên mẫu điện phân.

Giáo sư Lu Yi-chun (trái) và tiến sĩ Jing Xie trình bày nguyên mẫu điện phân.

Một nhóm nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật tại Đại học Trung văn Hương Cảng (CUHK) ở Hồng Kông do Giáo sư Lu Yi-Chun dẫn đầu đã có một bước tiến quan trọng trong việc cải thiện pin năng lượng cao. Họ đạt được điều này bằng cách giới thiệu một chất điện phân gốc nước mới cho pin lithium-ion (Li-ion). Chất điện phân mới này thường được dùng trong kem dưỡng da. Nó không tốn kém, không dễ cháy, ít độc hại, thân thiện với môi trường và có thể tạo ra điện áp ổn định cho việc đưa vào sử dụng phổ biến.

Sự biến đổi của pin Li-ion: từ chất hữu cơ dễ cháy sang dạng nước

Chúng ta luôn có thể tìm thấy pin Li-ion trong hầu hết các thiết bị điện tử, công nghệ như điện thoại di động, máy tính xách tay. Nhờ đặc tính có thể sạc lại và hiệu suất năng lượng ổn định, pin Li-ion đã trở thành "nguồn sống" của các thiết bị điện tử. Tuy nhiên, dù đã có nhiều năm nghiên cứu, pin Li-ion vẫn phụ thuộc vào chất điện phân hữu cơ độc hại và dễ cháy để tạo ra năng lượng. Chưa kể các mối nguy hiểm nghiêm trọng về tính an toàn vẫn chưa được đảm bảo. Vụ nổ điện thoại thông minh Samsung và sự kiện pin bốc cháy trong một chiếc máy bay Boeing là một vài ví dụ. 

Ngược lại, pin Li-ion nước không dễ cháy nhờ vào chất điện phân gốc nước, do đó khả năng rủi ro liên quan đến cháy nổ cũng được giảm đáng kể. Nhưng vấn đề của pin Li-ion có chất điện phân gốc nước là mật độ năng lượng thấp do điện áp pin thấp bị giới hạn bởi độ ổn định của nước. Khi điện áp trên 1,23 Vôn, điện phân xảy ra sẽ phá vỡ nước thành hydro và oxy, làm mất ổn định hoạt động của pin và đầu ra điện áp. Các phương pháp hiện tại để tăng điện áp tế bào của pin Li-ion nước thường là việc dùng một lượng lớn muối Li-ion đắt tiền và độc hại để ổn định các phân tử nước. Cách làm này làm tăng vấn đề về chi phí, độc tính và tính bền vững của môi trường. 

Thành phần kem dưỡng da giúp ổn định điện giải gốc nước

Dựa trên nghiên cứu trước đây về pin Li-ion nước, nhóm của Giáo sư Lu đã giới thiệu “sự đông tụ phân tử” (molecular crowding) vào một chất điện phân nước mới để thay vai trò chất ổn định chính của muối Li-ion. “Sự tập trung phân tử” là hiện tượng phổ biến trong các tế bào sống, môt tả một thực tế là tính chất của các phân tử dung dịch có thể bị biến đổi đáng kể khi các đại phân tử (như protein, đường phức, polysacarit…) hoặc các phân tử ưa nước đạt đến một mức độ tập trung nhất định. 

Nhóm của Giáo sư Lu đã chọn poly ethylene glycol (PEG) để tái tạo “sự đông tụ phân tử” trong chất điện phân. PEG là một loại polymer hòa tan trong nước có thể dễ dàng kết hợp vào pin Li-ion nước. Nó cũng là chất nền cơ bản của nhiều loại kem dưỡng da, thậm chí có mặt trong kem đánh răng và được dùng như chất chống tạo bọt trong thực phẩm, đồ uống. 

Khi sử dụng chất ổn định PEG, nhóm nghiên cứu đã mở rộng độ ổn định điện phân nước lên 3,2 Vôn, đồng thời chứng minh hoạt động ổn định của pin để cung cấp mật độ năng lượng cao 75-100 Wh/kg trong 300 chu kỳ dùng chất điện phân mới. Nếu được phủ thêm một lớp gel, điện áp hoạt động có thể còn được cải thiện hơn nữa, lên đến hơn 4 Vôn. Bên cạnh đó, các phản ứng phụ thường gặp đối với phản ứng tiến hóa hydro/oxy trong pin Li-ion nước hầu như đã được loại bỏ. 

“Chất điện phân mới tạo khả năng sử dụng nhiều vật liệu điện cực không thể sử dụng trong các chất điện phân nước thông thường. Quan trong hơn, nghiên cứu này cung cấp nền tảng mới để thiết kế, phát triển một chất điện phân nước với cửa điện áp lớn, độ ổn định cao nhằm nâng mức độ an toàn cho pin, giảm chi phí và tăng sự thân thiện với môi trường”, Giáo sư Lu nói.

Xem thêm

OpenAI cho ra mắt mô hình AI an ninh mạng

OpenAI cho ra mắt mô hình AI an ninh mạng

(CLO) OpenAI triển khai GPT-5.6-Cyber, mô hình AI chuyên dụng cho an ninh mạng, trong bối cảnh các cuộc tấn công do tác nhân AI thực hiện ngày càng gia tăng.

Lần đầu AI tạo ra virus chưa từng tồn tại trong tự nhiên

Lần đầu AI tạo ra virus chưa từng tồn tại trong tự nhiên

(CLO) Các nhà khoa học Mỹ vừa công bố thành công trong việc tạo ra các loại virus mới bằng AI, mở ra triển vọng phát triển các phương pháp điều trị tiên tiến nhưng cũng làm dấy lên những lo ngại về nguy cơ đối với an ninh sinh học.

Quản trị AI trong truyền thông: Kinh nghiệm quốc tế và gợi ý chính sách cho Việt Nam

Quản trị AI trong truyền thông: Kinh nghiệm quốc tế và gợi ý chính sách cho Việt Nam

(NB&CL) Trí tuệ nhân tạo (AI), đặc biệt là AI Tạo sinh, đang tái định hình hệ sinh thái truyền thông toàn cầu. Bên cạnh cơ hội nâng cao hiệu quả báo chí, AI cũng đặt ra những thách thức về tính xác thực, đạo đức nghề nghiệp, quyền riêng tư và niềm tin công chúng. Vì vậy, cùng với thúc đẩy ứng dụng, các quốc gia đang chú trọng xây dựng cơ chế quản trị AI theo hướng minh bạch, an toàn và có trách nhiệm. Đây cũng là yêu cầu đặt ra đối với Việt Nam trong quá trình chuyển đổi số báo chí và truyền thông.

Robot AI thay người dọn rác, tuần tra và bắt muỗi ở Trung Quốc

Robot AI thay người dọn rác, tuần tra và bắt muỗi ở Trung Quốc

(CLO) Thủ đô Bắc Kinh của Trung Quốc đã đưa 72 robot vào hoạt động tại 14 công viên trên địa bàn thành phố trong mùa hè năm nay, đảm nhiệm nhiều công việc như dọn vệ sinh, tuần tra, hướng dẫn du khách, phát hiện côn trùng gây hại và nhắc nhở các hành vi vi phạm.

Google lại bị phạt 1 tỷ USD vì độc quyền

Google lại bị phạt 1 tỷ USD vì độc quyền

(CLO) Ủy ban châu Âu ngày 23/7 thông báo phạt Google 890 triệu euro (khoảng 1 tỷ USD) vì vi phạm Đạo luật Thị trường Kỹ thuật số (DMA), cáo buộc hãng công nghệ Mỹ lạm dụng vị thế thống lĩnh để ưu tiên các dịch vụ của mình và gây bất lợi cho đối thủ.

Google Cloud tăng trưởng bùng nổ nhờ AI

Google Cloud tăng trưởng bùng nổ nhờ AI

(CLO) Alphabet, công ty mẹ của Google, vừa công bố báo cáo thu nhập mới nhất cho thấy sự tăng trưởng mạnh mẽ, phần nào giải tỏa nỗi lo của các nhà đầu tư về việc liệu những khoản chi tiêu khổng lồ cho trí tuệ nhân tạo (AI) có thực sự mang lại lợi ích hay không.

Doanh nghiệp Việt muốn bứt phá phải biết dùng AI, không thể mãi cạnh tranh bằng giá

Doanh nghiệp Việt muốn bứt phá phải biết dùng AI, không thể mãi cạnh tranh bằng giá

(CLO) Trong kỷ nguyên AI, lợi thế của doanh nghiệp không còn nằm ở quy mô hay giá bán mà ở khả năng đổi mới sáng tạo, tạo ra giá trị khác biệt và thấu hiểu khách hàng. Đây là nhận định được các chuyên gia đưa ra tại Diễn đàn Chiến lược Kinh doanh "The Future of Business" diễn ra tại TP.HCM chiều 22/7.

Cỡ chữ bài viết: