Việc hàng ngàn chai thủy tinh bị "lãng quên" trong các bãi rác mỗi năm khiến các nhà khoa học nảy ra ý tưởng về các chai thủy tinh đã qua sử dụng, có thể tạo ra các hạt silic nano có độ tinh khiết cao để sản xuất pin lithium-ion bằng cách nghiền vụn chúng thành bột và tận dụng chất silic điôxít (SiO2) sẵn có trong lớp vỏ thủy tinh.
Những chai thủy tinh bỏ đi lại "vô tình" lập nên kỳ tích này. Ảnh: Shutterstock
Các nhà khoa học ở Đại học California Riverside (UCR) tin rằng những chai thủy tinh bỏ đi có thể giúp cải thiện tuổi thọ pin của các thiết bị như điện thoại thông minh, máy tính xách tay, xe ô tô điện,... Điều này không chỉ giúp cải thiện, nâng cao hiệu suất pin mà còn giảm lượng chất thải ra môi trường.
Pin sạc lithium-ion truyền thống được chế tạo với một cực âm bằng lithium và cực dương bằng than chì. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng silic để thay thế cho than chì.
Loại pin mới cho thấy khả năng lưu trữ năng lượng đáng kinh ngạc. Ảnh: UCR
Mặc dù có khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn nhiều so với than chì, nhưng sự giãn nở và co ngót trong quá trình sử dụng pin sạc có thể khiến cực dương silic không ổn định và kém bền hơn.
Nghiên cứu trước đây cho biết, giảm kích thước của silic bằng cách nghiền nhỏ chúng có thể giúp giải quyết vấn đề về độ bền.
Để tạo ra các cực dương tuyệt vời này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một quy trình "đơn giản" gồm 3 bước. Đầu tiên, các chai thủy inh sẽ được nghiền nhỏ thành bột silic oxit trắng mịn.
Sau đó, chúng được khử thành silic có cấu trúc nano sau khi tham gia phản ứng hóa học với magie nóng. Cuối cùng, phủ cacbon lên các hạt nano này. Điều này giúp các hạt silic nano ổn định hơn và tăng khả năng lưu trữ năng lượng.
Ba bước chế tạo đơn giản của loại pin mới. Ảnh: Scientific Reports
Nghiên cứu phát hiện thấy rằng những pin cúc áo có cực dương silic được làm bằng các chai thủy tinh có hiệu suất năng lượng vượt trội gấp 4 lần với loại pin truyền thống.
Changling Li, nghiên cứu sinh tại UCR đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu cho hay, mỗi chai thủy tinh có thể cung cấp đủ lượng phân tử silic nano để chế tạo hàng trăm pin cúc áo.
Xem video:
Với chi phí thấp và thân thiện với môi trường, nhóm nghiên cứu đã đăng ký bằng sáng chế để thương mại hóa quy trình sản xuất loại pin có hiệu suất năng lượng đáng ngạc nhiên này.
Loại pin này có thể mở ra một hướng đi mới cho dòng pin sạc có khả năng khả năng lưu trữ năng lượng cao và được sản xuất bằng các nguyên liệu thân thiện với môi trường.
Nguồn: Dailymail, Inhabitat