Natri đang nổi lên như một chất tăng cường mạnh mẽ cho công nghệ pin tiềm năng, giúp mở ra khả năng thay thế lithium phổ biến hiện nay. Với những ưu điểm như sự dồi dào và dễ dàng có sẵn, natri giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào lithium - một nguồn tài nguyên đang ngày càng khan hiếm. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất hiện nay của lithium là tốc độ sạc nhanh còn hạn chế, buộc các nhà nghiên cứu phải tìm ra giải pháp cho vấn đề.

Giờ đây, một nghiên cứu từ Trung Quốc đã phát triển một loại pin natri-kim loại có khả năng sạc đầy chỉ trong 4 phút. Đây là loại pin không chỉ nhẹ hơn mà còn có dung lượng lớn hơn so với các loại pin natri-ion đang có mặt trên thị trường. Tuy nhiên, quá trình sạc nhanh có thể dẫn đến sự hình thành các cấu trúc nhánh (dendrites) nguy hiểm, dẫn đến những rủi ro cho pin.

Bí quyết mở đường công nghệ pin tương lai

Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một chất điện phân gọi là Sn-FB QSE, được làm từ gel gần như rắn. Chất điện phân này giúp điều hướng sự di chuyển của các ion natri, tạo ra các lớp bảo vệ trên điện cực và ngăn ngừa sự phát triển của các nhánh tinh thể natri. Kết quả thử nghiệm cho thấy các tế bào pin hoạt động ổn định trong 6.000 giờ mà không gặp sự cố cấu trúc nào.

Pin natri kim loại này có thể sạc từ 0% lên 100% chỉ trong 4 phút, một kỷ lục ấn tượng. Mặc dù dung lượng đạt 80,1 mAh/gram, thấp hơn so với pin lithium thông thường, nhưng việc sạc chậm cho thấy kết quả khả quan hơn. Sau 20 phút sạc chậm, pin vẫn giữ được 90% dung lượng sau 2.000 chu kỳ sạc, cho thấy tuổi thọ của pin có thể kéo dài nhiều năm nếu sử dụng thường xuyên.

Loại pin này hứa hẹn sẽ được ứng dụng trong các phương tiện điện, đặc biệt là những phương tiện cần thời gian sạc tối thiểu như taxi hoặc xe buýt. Pin natri có tiềm năng giảm chi phí sản xuất và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến lithium và coban. Tuy nhiên, trước khi có thể sản xuất hàng loạt, pin cần trải qua nhiều thử nghiệm hơn nữa.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature, mở ra triển vọng mới cho công nghệ pin trong tương lai.