Trái bắp giúp nâng cấp pin lithium-sulfur

Theo trang Interesting Engineering, các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Washington (WSU) tìm ra cách dùng protein của bắp để cải thiện hiệu suất của pin lithium-sulfur. Bước đột phá này có thể góp phần mở rộng việc sử dụng các loại pin nhẹ năng lượng cao cho xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng hay bất cứ thiết bị điện tử nào khác.

Nhóm WSU phát hiện một lớp bảo vệ làm từ protein của bắp kết hợp một loại nhựa thông dụng khiến hiệu suất viên pin lithium-sulfur kích cỡ nút áo cải thiện đáng kể. Lớp bảo vệ giúp pin giữ điện tích suốt hơn 500 chu kỳ sạc.

Nổi lên như giải pháp lý tưởng thay thế pin lithium-ion đang rất phổ biến, pin lithium-sulfur sở hữu kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, chứa nhiều năng lượng hơn. Đặc biệt chúng sử dụng sulfur rẻ, không độc hại, dễ tìm làm cực âm. Cực âm pin lithium-ion làm từ oxit kim loại, chứa kim loại nặng độc hại như cobalt hay nickel.

Tuy nhiên pin lithium-sulfur cũng còn hạn chế. Đáng chú ý là hiệu ứng con thoi - sulfur rò rỉ và di chuyển sang lithium khiến pin nhanh hỏng. Ngoài ra cực dương thường phát triển gai kim loại lithium (dendrite) dẫn đến đoản mạch.

Để khắc phục số hạn chế trên, nhóm WSU tìm đến protein của ngô. Theo đồng tác giả nghiên cứu Jin Liu: “Đây sẽ là vật liệu pin tốt vì nó dồi dào, tự nhiên và bền vững”.

Protein gồm nhiều axit amin, phản ứng với vật liệu pin tăng cường chuyển động của các ion lithium cũng như ức chế hiệu ứng con thoi. Vì protein tự nhiên tự gấp lại nên nhóm thêm lượng nhỏ nhựa dẻo để làm phẳng chúng, đồng thời cải thiện hiệu suất lẫn độ ổn định.

Nhóm nghiên cứu đã xác thực khả năng của lớp bảo vệ làm từ protein của ngô bằng cách đo lường và thử nghiệm. Hiện tại họ tập trung tìm hiểu cách thức hoạt động, tương tác axit amin cụ thể nào có tác dụng lớn nhất, làm sao tối ưu hóa cấu trúc protein nhằm nâng cao hiệu suất pin hơn nữa.