Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Washington đã tìm ra cách sử dụng protein từ ngô để cải thiện hiệu suất của pin lithium-lưu huỳnh. Nghiên cứu do các nghiên cứu sinh Ying Guo, Pedaballi Sireesha và Chenxu Wang đứng đầu từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Vật liệu của WSU thực hiện, được công bố trên Tạp chí Nguồn điện.
Bước đột phá này có thể giúp mở rộng việc sử dụng các loại pin nhẹ, năng lượng cao này trong xe điện, lưu trữ năng lượng tái tạo và các ứng dụng khác.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một lớp rào cản bảo vệ được làm từ protein ngô kết hợp với một loại nhựa đã cải thiện đáng kể hiệu suất của pin lithium-lưu huỳnh. Sản phẩm làm từ ngô này giúp pin giữ được điện tích trong hơn 500 chu kỳ, một cải tiến đáng kể so với pin không có lớp rào cản này.
Pin lithium-lưu huỳnh có tiềm năng thay thế pin lithium-ion nhờ mật độ năng lượng lý thuyết cao hơn, trọng lượng nhẹ và chi phí thấp.
Hơn nữa, những loại pin này sử dụng lưu huỳnh làm cực âm - một vật liệu không chỉ rẻ tiền, không độc hại mà còn rất sẵn có.
Trong khi đó, cực âm của pin lithium-ion thường được làm từ oxit kim loại, bao gồm các kim loại nặng độc hại như coban hoặc niken.
Tuy nhiên, pin lithium-lưu huỳnh cũng có một số hạn chế riêng. Một vấn đề lớn, được gọi là "hiệu ứng con thoi", xảy ra khi phần lưu huỳnh trong pin rò rỉ vào chất lỏng và di chuyển sang phía lithium, khiến pin nhanh hỏng.
Ngoài ra, phía lithium của pin thường phát triển các gai kim loại lithium, được gọi là dendrite, có thể dẫn đến đoản mạch điện. Để giải quyết những thách thức này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng protein ngô làm lớp phủ bảo vệ cho lớp phân tách nằm ở giữa pin.
“Protein ngô sẽ là vật liệu pin tốt vì nó dồi dào, tự nhiên và bền vững”, Jin Liu, một thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.
Protein bao gồm các axit amin, những thành phần có khả năng tương tác với vật liệu pin, giúp tăng cường chuyển động ion lithium và hạn chế hiệu ứng con thoi.
Vì protein tự nhiên có xu hướng tự gấp lại, các nhà nghiên cứu đã thêm một lượng nhỏ nhựa dẻo để làm phẳng nó, từ đó cải thiện thêm hiệu suất và độ ổn định bên trong pin.
Hiện nhóm đang tập trung vào việc nghiên cứu sâu hơn để hiểu rõ cách thức hoạt động của quy trình, axit amin nào đóng vai trò chính và làm thế nào cấu trúc protein có thể được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao hơn.
(Theo IE)
