Các nhà khoa học Anh đã tìm ra pin natri tốt nhất thế giới, nhưng sự lười biếng của họ đã dẫn đến thành tựu này

Cách tiếp cận mới đối với cực dương pin natri-ion: nước như thành phần hoạt động

Các nhà khoa học từ Đại học Surrey (Anh) đã phát hiện rằng việc giữ nước trong cấu trúc của cực dương dựa trên hydrat vanadi-natri (NVOH) gần gấp đôi dung tích của nó.

Thông thường, khi tổng hợp vật liệu này, họ thực hiện khử nước: nung nóng ở nhiệt độ cao để “đánh bại” độ ẩm, coi đó là hại cho hoạt động pin. Các nhà nghiên cứu lại ngược lại — chỉ đơn giản không loại bỏ nước. Kết quả đã vượt qua mong đợi.

Cách hiệu ứng hoạt động
- Nước mở rộng các lớp vật liệu: phân tử nước tạo ra khoảng trống bổ sung giữa các lớp, giúp ion natri thâm nhập dễ dàng hơn.
- Thể tích tăng lên cho ion dẫn đến dung tích cao hơn.
- Các tế bào thử nghiệm với NVOH ẩm đã chịu được hơn 400 chu kỳ sạc xả mà không có sự suy giảm đáng kể.

Thêm vào đó, những cực dương này còn thể hiện tốc độ sạc nhanh và dung tích riêng ấn tượng, khiến chúng trở thành một trong những lựa chọn tốt nhất trên thị trường pin natri-ion ngày nay.

Tại sao điều này quan trọng
Chỉ số NVOH truyền thống (khô) NVOH ẩm
Chi phí Cao do quá trình khử nước phức tạp Thấp – quy trình đơn giản
An toàn Trung bình, có thể bị quá nhiệt Rất cao: nước giảm nguy cơ cháy
Khả năng tiếp cận vật liệu Phụ thuộc vào các nguyên tố hiếm Sử dụng natri phổ biến rộng rãi
Môi trường Khai thác và xử lý ít “an toàn” hơn Chuỗi cung ứng “xanh” hơn

Pin natri-ion nói chung đã được coi là an toàn hơn pin lithium-ion. Việc thêm nước vào cực dương tăng cường hiệu ứng này và làm cho công nghệ trở nên hấp dẫn hơn nữa cho ứng dụng đại trà.

Không chỉ lưu trữ năng lượng
Các nhà khoa học nhận thấy NVOH vẫn hoạt động ngay cả trong nước mặn. Điều này mở ra triển vọng sử dụng kép:

1. Điện lực – lưu trữ điện.
2. Xử lý nước – loại bỏ muối khỏi nước biển.

Cuối cùng, có thể tạo ra một pin “thông minh” vừa sạc lại vừa làm sạch nước, điều đặc biệt quan trọng cho các vùng có nguồn nước ngọt hạn chế.

Kết luận
Bằng cách để lại độ ẩm trong cấu trúc cực dương, các nhà nghiên cứu đã thu được vật liệu với dung tích gần gấp đôi, ổn định chu kỳ xuất sắc và an toàn cao. Phát hiện này có thể trở thành chìa khóa cho pin natri-ion dễ tiếp cận hơn, thân thiện môi trường hơn, cũng như cho các hệ thống đổi mới sản xuất nước ngọt từ biển.