Theo nội dung được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Materials, nhóm nghiên cứu nhận định, các tấm pin mặt trời hiện đã trở nên tương đối rẻ và hiện đã có thể phổ biến rộng rãi tại các nước có thu nhập thấp. Tuy nhiên, ở các khu vực gần xích đạo, mặt trời thường lặn vào khoảng 6 giờ tối khiến việc sử dụng điện từ nguồn năng lượng tự nhiên không được đảm bảo thông suốt trong cả ngày 

Để giải quyết vấn đề đó, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Reverant Crispin thuộc Phòng thí nghiệm Điện tử hữu cơ - Đại học Linköping dẫn đầu cùng các nhà nghiên cứu tại Đại học Karlstad và Chalmers, đã phát triển một loại pin dựa trên các vật liệu giá rẻ và thân thiện với môi trường hơn là kẽm và lignin.

Kết quả, nhóm nghiên cứu đã thành công tạo ra một loại pin giá bình dân mới nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả sử dụng. Đặc biệt, loại pin mới này có thể cho phép sạc lại hơn 8.000 lần.

Chia sẻ về việc tạo ra loại pin mới, ông Ziyauddin Khan, nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Điện tử hữu cơ tại Đại học Linköping, cho biết, mặc dù pin lithium-ion rất hữu ích khi được sử dụng đúng cách nhưng chúng có thể gây nổ, khó tái chế và gây ra các vấn đề về môi trường và nhân quyền khi các nguyên tố hóa học cụ thể như chất coban khi được trích ra. Do đó, pin mang tính bền vững của chúng tôi cung cấp một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn trong đó mật độ năng lượng không quá quan trọng.

Pin kẽm thường có độ bền kém do kẽm phản ứng với nước trong dung dịch điện phân của pin. Phản ứng này dẫn đến việc tạo ra khí hydro và sự phát triển đenđrit của kẽm, khiến pin về cơ bản không thể sử dụng được.

Để ổn định kẽm, một chất gọi là chất điện phân muối nước trong polymer dựa trên polyacrylate gốc kali (potassium polyacrylate-based water-in-polymer salt electrolyte - WiPSE) được sử dụng. Điều mà các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping hiện đã chứng minh là khi WiPSE được sử dụng trong pin có chứa kẽm và lignin thì độ ổn định rất cao.

“Cả kẽm và lignin đều siêu rẻ và pin có thể tái chế dễ dàng. Và nếu bạn tính toán chi phí cho mỗi chu kỳ sử dụng, nó sẽ trở thành một loại pin cực kỳ rẻ so với pin lithium-ion,” Ziyauddin Khan cho biết.

Mặc dù pin dựa trên kẽm đã có mặt trên thị trường, chủ yếu là pin không thể sạc lại, chúng được dự đoán để dùng bổ sung và trong một số trường hợp, thay thế pin lithium-ion về lâu dài khi tính năng sạc lại được đưa ra đúng cách.

Với sáng chế mới, pin của nhóm nghiên cứu có thể chạy ổn định và cho phép sử dụng hơn 8.000 lần sạc trong khi vẫn duy trì được khoảng 80% hiệu suất. Ngoài ra, pin duy trì khả năng sạc trong khoảng một tuần, lâu hơn đáng kể so với các loại pin dựa trên kẽm tương tự khác chỉ xả pin trong vòng vài giờ.

Hiện tại, pin được phát triển trong phòng thí nghiệm còn rất nhỏ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin rằng họ có thể tạo ra những cục pin lớn, gần bằng kích thước của ắc quy ô tô, nhờ lượng lớn cả lignin và kẽm với chi phí thấp. Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt sẽ cần có sự tham gia của doanh nghiệp.

Quỳnh Trang