Với việc kim loại lithium để chế tạo pin trở nên ngày càng hiếm, các nhà khoa học đang chuyển hướng phát triển các giải pháp thay thế với năng suất phục vụ lớn mà giá thành lại rẻ hơn.
Theo Nikkei Asia, tập đoàn hóa chất Nhật Bản - Nippon Shokubai đang lên kế hoạch tăng quy mô sản xuất thiết bị phân tách - thành phần chính trong pin kẽm vào đầu năm 2024. Động thái nhằm thúc đẩy việc phát triển pin kẽm như một giải pháp thay thế mới cho pin lithium-ion trong tương lai.
Các chuyên gia của Nippon Shokubai cho biết, pin kẽm được kỳ vọng sẽ khắc phục điểm yếu của các loại pin sạc phổ thông hiện nay. Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt thiết bị phân tách cho pin kẽm vẫn còn hiếm và bước đi này của tập đoàn có thể tạo đà cho chuỗi cung ứng, giúp phổ biến phương án lưu trữ chi phí thấp cho năng lượng tái tạo.
Trong các loại pin phổ thông hiện nay, pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao nên thích hợp cho các ứng dụng như xe điện, nhưng cũng có nguy cơ cháy nổ cao. Pin niken kim loại hydrua an toàn hơn nhưng lại có mật độ năng lượng thấp. Pin lithium-ion cũng tiềm ẩn những rủi ro về chuỗi cung ứng liên quan đến vấn đề địa chính trị. Trong khi đó, kẽm là nguyên liệu phổ biến trên khắp thế giới và các pin di động càng lớn thì chi phí sản xuất càng rẻ. Điều này làm pin kẽm trở thành một lựa chọn tiềm năng với chi phí thấp cho các dự án năng lượng tái tạo đòi hỏi dung lượng lưu trữ lớn.
Tuy nhiên, vấn đề hiện nay với pin kẽm là cải thiện sự suy giảm chức năng nhanh chóng sau các chu kỳ sạc. Nippon Shokubai đã giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển các thiết bị phân tách giúp giảm sự tích tụ tinh thể trên các điện cực của pin kẽm, vốn là nguyên nhân làm giảm hiệu suất.
Hiện nay, Nippon Shokubai đã bắt đầu cung cấp thiết bị phân tách cho một số nhà sản xuất trong và ngoài nước để thử nghiệm và đặt mục tiêu bắt đầu sản xuất quy mô lớn vào đầu năm sau. Tập đoàn cũng cho biết, pin lithium có thể xả hết cùng một lúc ở công suất cao, trong khi pin kẽm phù hợp hơn cho các ứng dụng cần xả một lượng không đổi trong thời gian dài.
Nhóm nghiên cứu Fuji Keizai dự báo thị trường pin sạc sử dụng trong năng lượng tái tạo và các hệ thống lưu trữ năng lượng khác sẽ tăng lên khoảng 36,4 tỷ USD vào năm 2035, gần gấp 4 lần so với năm 2021. Pin lithium-ion hiện chiếm khoảng 80%.
Tuy nhiên, với lượng dự trữ và khai thác lithium hiện tại, một số nhà phân tích cho rằng, pin lithium-ion sẽ khó đáp ứng tất cả nhu cầu tiềm năng về pin sạc. Vì vậy, kẽm được coi là một lựa chọn để giảm sự phụ thuộc của ngành vào lithium.
Năm 2022, các nhà khoa học tại Đại học Texas (Mỹ) đã nghiên cứu thành công một loại pin mới làm từ nguyên liệu chính là natri. Loại pin này nổi bật với ưu điểm là tính ổn định và có thể đạt tốc độ sạc nhanh không kém pin lithium-ion truyền thống. Xét về khả năng xả năng lượng, pin natri thậm chí có thể làm tốt hơn khi có thể sinh điện nhờ các ion di chuyển giữa hai cực.
Xét từ điều kiện thực tế, natri vốn dĩ là vật liệu rẻ, nguồn cung dồi dào và bền vững, có thể tìm thấy ở các đại dương hoặc ở lớp vỏ Trái đất. Do đó, pin natri từ lâu đã được cho là giải pháp hữu hiệu để trữ năng lượng quy mô lớn. Tuy nhiên, thách thức mà các nhà khoa học cần phải vượt qua đó là chúng vẫn chưa trữ được nhiều năng lượng như pin lithium-ion và việc sạc lại cũng khó khăn hơn.
* Mời quý độc giả theo dõi các chương trình đã phát sóng của Đài Truyền hình Việt Nam trên TV Online và VTVGo!