Xe điện chuẩn bị đón công nghệ pin "ma thuật"
Nghiên cứu MIT vừa công bố hứa hẹn giúp tái chế pin xe điện dễ dàng hơn, giảm chi phí và độc hại hóa học.
Vật liệu “ma thuật” từ nghiên cứu MIT
Một trong những nghịch lý lớn nhất của xe điện là dù được coi là phương tiện “xanh” và thân thiện môi trường, chúng lại tạo ra khối lượng rác thải điện tử khổng lồ, đặc biệt là pin lithium-ion đã qua sử dụng. Các phương pháp tái chế pin hiện nay thường tốn kém, phức tạp và gây độc hại về mặt hóa học. Tuy nhiên, nghiên cứu mới từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa công bố trên tạp chí Nature Chemistry ngày 28/8 mang đến hy vọng thay đổi thực trạng này.
Nhóm khoa học do Yukio Cho dẫn đầu đã phát triển một loại vật liệu tự sắp xếp có thể dễ dàng hòa tan trong dung môi hữu cơ. Vật liệu này hoạt động hiệu quả như chất điện phân trong pin thể rắn – một thiết kế mà nhiều hãng xe điện hàng đầu đang tập trung phát triển. Khác biệt quan trọng là vật liệu này cho phép tái chế pin trong điều kiện nhẹ nhàng, không cần dùng đến quy trình nhiệt và hóa chất khắc nghiệt, mở ra khả năng tái chế pin EV trên quy mô lớn.
Nguồn cảm hứng nghiên cứu đến từ hình ảnh trong tiểu thuyết Harry Potter, khi Giáo sư Dumbledore sửa chữa một ngôi nhà chỉ bằng phép thuật. Tương tự, nhóm nghiên cứu mong muốn tạo ra một chất điện phân có thể tan rã dễ dàng, giúp pin EV “hồi sinh” chỉ bằng một bước đơn giản.
Để hiện thực hóa ý tưởng, các nhà khoa học đã chọn aramid amphiphiles (AAs) – nhóm phân tử có khả năng tự sắp xếp, đồng thời mô phỏng cấu trúc và độ bền của Kevlar. Khi kết hợp với polyethylene glycol (PEG), vật liệu này hình thành các nanoribbon dẫn ion lithium, đóng vai trò chất điện phân. Điều đặc biệt là khi cần tái chế, pin có thể tan rã trong dung môi như “kẹo bông gòn trong nước”, theo lời của tác giả chính Yukio Cho.
Ý nghĩa với ngành xe điện và giới hạn công nghệ
Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chế tạo một cell pin thể rắn với cực dương lithium iron phosphate, cực âm lithium titanium oxide và chất điện phân mới. Kết quả cho thấy vật liệu này có khả năng vận chuyển ion tốt, nhưng vẫn còn hiện tượng “nghẽn” khi sạc và xả nhanh, khiến hiệu suất chưa đạt chuẩn công nghiệp.
Các nhà khoa học thừa nhận nghiên cứu vẫn ở giai đoạn khởi đầu. Trước mắt, mục tiêu không phải thay thế toàn bộ chất điện phân, mà có thể chỉ ứng dụng một vài lớp vật liệu trong cấu trúc pin. Điều này cũng đủ giúp quá trình tái chế trở nên dễ dàng hơn, giảm đáng kể rủi ro môi trường từ rác thải pin.
Trong bối cảnh doanh số xe điện toàn cầu tăng nhanh, còn nguồn cung lithium ngày càng hạn chế, phát minh này được kỳ vọng sẽ tạo đột phá. Nếu được thương mại hóa, vật liệu mới có thể giúp giảm chi phí tái chế, tối ưu vòng đời pin, đồng thời nâng cao tính bền vững cho ngành công nghiệp. Tuy nhiên, trước khi điều đó thành hiện thực, các nhà nghiên cứu sẽ phải chứng minh hiệu quả và độ tin cậy trên quy mô lớn.