Ngày: 11/10/2025.
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Tohoku (Nhật Bản) vừa công bố nguyên mẫu pin có thể sạc lại sử dụng magiê (Mg) – loại vật liệu từ lâu được xem là ứng viên thay thế tiềm năng cho pin lithium-ion – và đặc biệt có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng, điều mà trước đây gần như chưa thể đạt được.
Nguyên mẫu pin magiê tại Đại học Tohoku đủ năng lượng thắp sáng đèn LED màu xanh trong 200 chu kỳ, chứng minh khả năng hoạt động ổn định ở nhiệt độ phòng.
(Ảnh: Tomoya Kawaguchi)
Hiện nay, pin lithium-ion vẫn chiếm ưu thế tuyệt đối trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Các ion lithium di chuyển giữa cực dương (anode) và cực âm (cathode) trong quá trình sạc – xả, và nhiều nghiên cứu đang nỗ lực cải thiện hiệu suất của các hệ hóa học như lithium sắt photphat (LiFePO₄) hoặc pin thể rắn (solid-state) – loại thay thế chất điện phân lỏng dễ cháy bằng chất rắn an toàn hơn. Song song đó, pin natri-ion (Na-ion) cũng đang nổi lên nhờ giá thành thấp và nguồn nguyên liệu dồi dào.
Tuy nhiên, magiê từ lâu được coi là lựa chọn hấp dẫn không kém: dồi dào trong tự nhiên, không độc hại, và có mật độ năng lượng thể tích lý thuyết cao hơn lithium. Dù vậy, điểm yếu lớn nhất của nó là độ linh động ion thấp (sluggish ion mobility) ở nhiệt độ thường – khiến quá trình khuếch tán ion diễn ra rất chậm, gần như không khả thi cho ứng dụng thực tế. Chỉ ở nhiệt độ rất cao, khả năng dẫn ion của magiê mới được cải thiện, nhưng điều này không phù hợp cho các thiết bị dân dụng.
Nhóm của giáo sư Tetsu Ichitsubo tại Đại học Tohoku đã khắc phục hạn chế đó bằng cách phát triển cực âm oxit vô định hình (amorphous oxide cathode) có công thức hóa học Mg₀.₂₇Li₀.₀₉Ti₀.₁₁Mo₀.₂₂O. Cấu trúc này cho phép ion magiê khuếch tán dễ dàng hơn nhờ cơ chế trao đổi ion (ion-exchange) giữa magiê và lithium – mở ra khả năng vận hành ổn định ở nhiệt độ phòng.
“Lý do magiê chưa được dùng phổ biến là vì phản ứng hóa học của nó quá chậm, không thể hoạt động ở nhiệt độ bình thường,” giáo sư Ichitsubo giải thích. “Hãy tưởng tượng pin điện thoại của bạn chỉ hoạt động khi ở nhiệt độ cực cao – rõ ràng điều đó không thể chấp nhận trong thực tế.”
Nguyên mẫu pin mới cho thấy hiệu điện thế hoạt động khoảng 2,5 V và đủ năng lượng để thắp sáng một đèn LED màu xanh trong suốt 200 chu kỳ sạc – xả, chứng minh sự chèn – tách ion magiê (magnesium intercalation) thực sự thay vì các phản ứng phụ – vấn đề thường gặp trong các thử nghiệm trước đây. Phân tích hóa học cũng xác nhận dung lượng của pin đến từ quá trình chèn ion magiê thật sự vào vật liệu điện cực chứ không phải phản ứng giả. Đây là một trong những cực âm oxit đầu tiên duy trì hoạt động ổn định của ion magiê trong điều kiện môi trường bình thường.
Dù mới dừng ở mức thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và còn xa mới có thể thương mại hóa, kết quả này được xem là bước ngoặt quan trọng, mở lại câu hỏi về khả năng ứng dụng thực tế của pin magiê trong bối cảnh thế giới đang tìm kiếm các giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn, rẻ hơn và ít phụ thuộc vào nguồn lithium đang ngày càng khan hiếm.
Mọi thông tin tư vấn về điện mặt trời doanh nghiệp hay gia đình xin liên hệ:
Thông qua Messenger của MPSe
Điện thoại / Zalo: 0904 686 673
Youtube: https://www.youtube.com/@MaiPhuongSolar-MPSE/shorts
Tiktok: https://www.tiktok.com/@mpse27
Mai Phương Solar Energy – Giải pháp năng lượng sạch cho tương lai bền vững
