Năm 2019, nhóm nghiên cứu của cô Phụng đã thực hiện đề tài “Chế tạo vật liệu và lắp ráp pin Li-ion dạng cúc áo” gặt hái được “trái ngọt” khi được Sở Khoa học Công nghệ TP.HCM nghiệm thu và đánh giá kết quả xuất sắc.

Sau đó, PGS.TS Lê Mỹ Loan Phụng từ trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP.HCM, đã cùng cộng sự tiến hành các nghiên cứu nhằm thiết kế vật liệu chế tạo pin Li-ion với giá thành vô cùng cạnh tranh.

PGS.TS Loan Phụng cho biết, vỏ trấu và vật liệu chứa hàm lượng silica (SiO2) trung bình khoảng 10,6%. Đây là thành phần quan trọng có thể sử dụng để chế tạo pin sạc Li-ion.

Vào năm 2020, với 6 tỷ đồng tiền tài trợ từ Quỹ đổi mới sáng tạo Vingroup (VinIF), PGS.TS Lê Mỹ Loan Phụng cùng các đồng nghiệp đã tiến hành dự án “Ứng dụng quy trình tổng hợp vật liệu điện cực từ vỏ trấu để sản xuất thử nghiệm pin sạc Li-ion 4V dạng cúc áo (coin cell) và dạng túi (pounch cell)”.

Quá trình triển khai, nhóm nghiên cứu lấy nguồn vỏ trấu ở huyện Tân Trụ (Long An) đem rửa sạch và sấy khô rồi đưa vào nung nhiệt trong một giờ ở điều kiện khí trơ, nghiền mịn thành tro trấu và phối trộn với Kali Hydroxit (KOH) rắn.

Hỗn hợp này tiếp tục đem nung trong điều kiện khí trơ, nghiền và rửa sạch. Qua bước sấy, sản phẩm cuối cùng là bột khô có màu xám đen hay còn gọi là vật liệu composite carbon silica (C/SiO2)

Hiện, nhóm các nhà khoa học Việt đã thành công xây dựng được quy trình tổng hợp từ 1 kg trấu có thể sản xuất được 350g vật liệu C/SiO2, với giá bán khoảng 50 USD/1000 gr. Sau 2 năm sản xuất thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã có thể làm chủ công nghệ lắp ráp pin cúc áo và pin túi hoàn chỉnh sử dụng vật liệu C/SiO2 từ vỏ trấu.

PGS Phụng cho biết, vật liệu silica có tính xốp giúp ion liti di chuyển và đan cài trong cấu trúc để chuyển hoá thành điện năng. APCLab tận dụng tính chất này của vật liệu để thiết kế với cấu trúc phù hợp ứng dụng cho các loại pin sạc. Tùy theo dạng năng lượng của từng loại pin, vật liệu được thiết kế để tính toán số lượng sử dụng. Thông thường, mỗi pin cúc áo chỉ cần vài chục mg vỏ trấu, nếu pin lớn hơn cần khoảng 10-20g.

Hiện nay trên thị trường, phần lớn pin sạc được làm từ vật liệu graphite được khai thác và tinh chế than từ quặng mỏ. Loại vật liệu này có giá khoảng 100 USD/100gr và bước tìm kiếm nguyên liệu có thể gây ô nhiễm môi trường.

TS Phụng đánh giá, vật liệu silica có triển vọng thay thế hoàn toàn vật liệu graphite về cả giá thành, hiệu quả sử dụng và bảo vệ môi trường. Điều này mở rộng thị trường đầy tiềm năng cho vỏ trấu và mang lại lợi nhuận lớn cho người nông dân.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự kiến tính toán tối ưu sản phẩm theo giá thành kinh tế. Theo ước tính hiện tại, pin cúc áo làm từ vỏ trấu có thể bán với giá 7-8 USD/chiếc và pin túi là 30 USD/chiếc.

Theo thống kê, Việt Nam là quốc gia sản xuất gạo đứng thứ hai trên thế giới với sản lượng ước tính trung bình đạt khoảng 44 triệu tấn/ năm, tỉ lệ vỏ trấu khoảng 20-22% tức gần 9 triệu tấn. Do đó, nếu nghiên cứu biến vỏ trấu thành vật liệu chế tạo pin Li-ion có thể thương mại hóa thành công có thể giúp Việt Nam có thêm khía cạnh mới để khai thác cây lúa.

Được biết, PGS.TS Lê Mỹ Loan Phụng là người có niềm đam mê vô cùng lớn đối với công nghệ pim sạc. Bà từng trải qua 6 năm học tập, nghiên cứu trong lĩnh vực pin sạc tại Pháp và 9 năm thực hiện đề tài liên quan pin điện hóa.

Với những kinh nghiệm tích lũy, bà Lê Mỹ Loan Phụng từng được mời tham gia nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Hóa học Vật liệu và Kỹ thuật – Đại học Kyushu, Nhật Bản về dự án các chất điện giải cho pin và dự án phát triển vật liệu tiên tiến cho pin (Consortium Battery Material Research) tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Pacific Northwest (Mỹ).

Tính tới thời điểm hiện tại, nhà khoa học của Việt Nam đã tham gia và chủ nhiệm 9 đề tài nghiên cứu, công bố 80 bài báo quốc tế và 60 bài báo trong nước, cùng nhiều giải thưởng, học bổng giá trị từ các tổ chức uy tín.

Thái An