Seatimes – (ĐNA). Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jong-sung Yu tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật Năng lượng của Viện Khoa học Công nghệ Daegu Gyeongbuk Hàn Quốc (DGIST) dẫn đầu đã phát triển một vật liệu carbon xốp pha tạp nitơ, giúp tăng tốc độ sạc cho pin lithium-S. Vật liệu này, được tổng hợp bằng phương pháp khử nhiệt hỗ trợ magiê, hoạt động như một vật chủ lưu huỳnh trong cực âm của pin.
Kết quả cho thấy pin đạt dung lượng cao 705 mAh g⁻¹ và có thể sạc đầy chỉ trong 12 phút. Cấu trúc carbon, hình thành từ phản ứng giữa magiê và nitơ ở nhiệt độ cao, cho phép tải lưu huỳnh cao hơn và cải thiện tiếp xúc với chất điện phân. Sự tiến bộ này giúp tăng dung lượng pin gấp 1,6 lần so với pin thông thường trong điều kiện sạc nhanh. Đặc biệt, việc bổ sung nitơ đã ngăn chặn hiệu quả sự di chuyển của polysulfide lithium, giúp pin giữ lại 82% dung lượng sau 1.000 chu kỳ sạc-xả.
Một nghiên cứu khác từ các nhà khoa học Trung Quốc và Đức đã giới thiệu một chất điện phân rắn mới nhằm giải quyết vấn đề phản ứng hóa học chậm giữa các ion lithium và nguyên tố lưu huỳnh. Chất điện phân này có cấu trúc giống như thủy tinh, bao gồm boron, lưu huỳnh, lithium, phốt pho và iốt. Điểm nổi bật của nghiên cứu là việc đưa iốt vào chất điện phân giúp tăng tốc độ phản ứng điện cực nhờ khả năng trao đổi electron nhanh.
Kết quả cho thấy, khi sạc ở tốc độ cực nhanh, pin có thể đạt mức sạc đầy chỉ trong hơn 1 phút, trong khi vẫn giữ được một nửa dung lượng so với pin sạc chậm hơn 25 lần. Ở tốc độ sạc trung bình, pin vẫn duy trì hơn 80% dung lượng ban đầu sau hơn 25.000 chu kỳ sạc-xả, vượt xa tuổi thọ của pin lithium-ion thông thường.
Đột phá này hứa hẹn giúp giải quyết các thách thức lớn trong việc thương mại hóa thiết bị lưu trữ năng lượng này. Một nhóm tập trung vào cải tiến vật liệu catode, trong khi nhóm còn lại phát triển chất điện phân rắn tiên tiến.
Những tiến bộ này đưa pin lithium-S đến gần hơn với việc triển khai thực tế. Công trình của nhóm DGIST chứng minh tiềm năng của vật liệu catốt tiên tiến trong các tình huống sạc nhanh, trong khi sự hợp tác giữa Trung Quốc và Đức làm nổi bật khả năng cải thiện tuổi thọ pin và tốc độ sạc nhờ chất điện phân rắn.
Minh Châu
