Đột phá pin Kẽm-Ion nhờ AI: Tương lai mới cho công nghệ lưu trữ năng lượng

Trong bối cảnh nhu cầu về năng lượng sạch và bền vững ngày càng tăng, việc phát triển các công nghệ pin tiên tiến trở nên cấp thiết. Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Singapore đã đạt được bước tiến đáng kể trong lĩnh vực này bằng cách sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của pin kẽm-ion.

Ứng dụng AI trong nghiên cứu vật liệu pin

Dưới sự dẫn dắt của Tiến sĩ Edison Huixiang Ang, nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Nanyang (NTU) đã sử dụng AI để phân tích hơn 168.000 tổ hợp vật liệu nhằm tìm ra giải pháp tối ưu cho pin kẽm-ion. Kết quả là một lớp vật liệu mới dạng khung cơ - kim (MOF) được tạo thành từ cerium và sắt, có khả năng ngăn chặn sự hình thành các nhánh tinh thể kim loại (dendrite) – nguyên nhân chính gây đoản mạch và giảm tuổi thọ pin.

Hiệu suất vượt trội của pin kẽm-ion mới

Pin kẽm-ion được cải tiến với lớp MOF đã cho thấy hiệu suất ấn tượng trong các thử nghiệm:

• Hiệu suất đạt 99,8% sau hơn 1.400 chu kỳ sạc-xả.

• Thời gian hoạt động liên tục lên đến 4.300 giờ mà không suy giảm đáng kể.

Những con số này vượt xa so với các công nghệ pin hiện tại, mở ra triển vọng lớn cho việc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Tiềm năng ứng dụng rộng rãi

Mặc dù nghiên cứu hiện tại chưa được áp dụng trực tiếp vào sản phẩm thương mại, nhưng những kết quả đạt được cho thấy tiềm năng lớn của pin kẽm-ion trong các lĩnh vực sau:

• Thiết bị điện tử tiêu dùng: Với hiệu suất cao và tuổi thọ dài, pin kẽm-ion có thể thay thế pin lithium-ion trong điện thoại thông minh, máy tính bảng và các thiết bị đeo.

• Xe điện: Khả năng sạc-xả ổn định và an toàn của pin kẽm-ion là yếu tố quan trọng cho sự phát triển của xe điện.

• Hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn: Pin kẽm-ion có thể được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió, góp phần vào việc giảm thiểu khí thải carbon.

So sánh với các công nghệ pin khác

So với pin lithium-ion, pin kẽm-ion có một số ưu điểm nổi bật:

• An toàn hơn: Pin kẽm-ion ít có nguy cơ cháy nổ hơn so với pin lithium-ion.

• Chi phí thấp hơn: Nguyên liệu để sản xuất pin kẽm-ion rẻ hơn và dễ dàng tìm kiếm hơn.

• Thân thiện với môi trường: Pin kẽm-ion dễ tái chế và ít gây ô nhiễm môi trường hơn.

Việc ứng dụng AI trong nghiên cứu và phát triển pin kẽm-ion đã mở ra một hướng đi mới cho công nghệ lưu trữ năng lượng. Với hiệu suất cao, tuổi thọ dài và tính an toàn, pin kẽm-ion có tiềm năng lớn để thay thế các loại pin hiện tại trong nhiều lĩnh vực. Đây là một bước tiến quan trọng hướng tới một tương lai năng lượng bền vững và thân thiện với môi trường.