Pin năng lượng cao không dùng Cobalt

Cobalt là một nguyên tố hiếm, có rất ít trong tự nhiên và tương đối đắt đỏ. Cobalt đóng vai trò là nguyên liệu chính để làm thành cathode (cực âm) của pin lithium. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu ở Đại học Texas tại Austin đã nghiên cứu một loại pin không sử dụng cobalt và cho hiệu suất cao như các loại pin truyền thống.

Hiện nay, cathode được làm từ hỗn hợp bao gồm các ion kim loại coban, niken và nhôm. Trong đó cobalt là kim loại cực kì đắt đỏ, chiếm tới hơn một nửa chi phí để sản xuất pin. Ngoài ra, hoạt động khai thác coban đang dần bị cấm trước những lo ngại về tình trạng phơi nhiễm với độc tố kim loại nặng của nhân công, bên cạnh nguy cơ hủy hoại cảnh quan tự nhiên và nguồn nước. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại pin mới có cathode không hề sử dụng coban. Tác giả Arumugam Manthiram, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi đang tìm cách loại bỏ nó hoàn toàn”.

Hỗn hợp cathode mới không sử dụng cobalt

Manthiram và các cộng sự đã đạt được điều này nhờ điều chỉnh công thức để tạo ra một loại cathode làm bằng 89% niken, còn lại là mangan và nhôm. Bí quyết để có loại pin tốt nhất là tránh hiện tượng tập trung ion ở một vài nơi, phân bố đều các ion kim loại trên cathode. Nhờ đó sẽ nâng cao hiệu suất pin.

Ngoài ra, hàm lượng niken cao cho phép mật độ lưu trữ năng lượng tốt hơn, giúp xe điện đi được quãng đường xa hơn, hay các thiết bị sử dụng pin sẽ hoạt động lâu hơn sau mỗi lần sạc.

Nhóm hiện đã tham gia thành lập một startup để thương mại hóa công nghệ này. “Chúng tôi đang nỗ lực cải thiện mật độ lưu trữ năng lượng và giảm thiểu chi phí nhưng không phải hy sinh tuổi thọ pin,” Manthiram nói.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Advanced Materials.