Công nghệ pin kẽm-iốt mới được công bố trên Energy Storage Materials, cho thấy nhóm khoa học đã phát triển pin kẽm-iốt (Zn-I₂) dạng nước với độ ổn định cao. Ở điều kiện thử nghiệm, pin đạt công suất riêng 150 mAh/g và có thể trải qua hơn 60.000 chu kỳ khi sạc trong khoảng 3 phút.

Điểm đáng chú ý của công nghệ nằm ở việc sử dụng kẽm và iốt thay cho các vật liệu thường thấy trong pin lithium-ion. Kẽm có ưu điểm về chi phí, trong khi hệ thống điện phân gốc nước được đánh giá có độ an toàn cao hơn so với nhiều loại pin sử dụng chất điện phân hữu cơ dễ cháy.

Tuy nhiên, pin kẽm-iốt truyền thống vẫn gặp nhiều vấn đề trong quá trình hoạt động, như phản ứng phụ, hiện tượng iốt di chuyển giữa các điện cực và tốc độ phản ứng chưa cao. Những yếu tố này khiến pin nhanh suy giảm hiệu suất sau nhiều lần sạc.

Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu áp dụng chiến lược kiểm soát môi trường điện phân nhằm ổn định các dạng iốt trong quá trình phản ứng. Cách tiếp cận này giúp hạn chế những phản ứng phụ làm suy giảm tuổi thọ pin, đồng thời cải thiện tốc độ chuyển đổi của iốt.

Kết quả cho thấy pin có thể đạt dung lượng riêng 405,2 mAh/g ở dòng điện 1 A/g. Khi hoạt động ở dòng điện cao hơn, hệ thống vẫn đạt 181,9 mAh/g tại 16 A/g. Đáng chú ý, trong thử nghiệm 60.000 chu kỳ ở 10 A/g, mức suy giảm dung lượng chỉ khoảng 0,00058% mỗi chu kỳ.

Liệu đã sẵn sàng thay thế pin lithium-ion?

Dù vậy, con số 60.000 chu kỳ không đồng nghĩa công nghệ đã sẵn sàng thay thế pin lithium-ion trên điện thoại hay xe điện. Các kết quả hiện chủ yếu đến từ thử nghiệm trong điều kiện phòng thí nghiệm, trong khi khả năng mở rộng sản xuất, mật độ năng lượng, độ bền ở điều kiện thực tế và chi phí vẫn cần được đánh giá thêm.

Một hướng ứng dụng tiềm năng là lưu trữ năng lượng cho lưới điện, nơi trọng tâm không nhất thiết là kích thước nhỏ hay mật độ năng lượng cực cao mà là độ an toàn, chi phí và tuổi thọ. Đây cũng là lĩnh vực mà pin kẽm dạng nước đang được nhiều nhóm nghiên cứu quan tâm.

Nếu những kết quả trên có thể được duy trì khi chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm sang các hệ thống lớn, pin kẽm-iốt có thể trở thành một lựa chọn đáng chú ý cho việc lưu trữ điện từ các nguồn năng lượng tái tạo như mặt trời và gió.