Một nhóm từ Đại học Cornell đã đưa ra một ví dụ thuyết phục về tiến bộ này có thể trông như thế nào, tạo ra một điện cực 3D từ nhôm giá rẻ cho một loại pin thân thiện với môi trường có tuổi thọ rất dài.

Cho đến nay khi vật liệu làm pin ra đời, nhôm có một số đặc điểm hấp dẫn - nó có rất nhiều trong vỏ Trái đất, trọng lượng nhẹ và có dung lượng cao khi dự trữ năng lượng. Tuy nhiên, những nỗ lực sử dụng nó trong pin thí nghiệm đã bị cản trở do đoản mạch và hỏng hóc, do phản ứng hóa học bất lợi với bộ phân tách sợi thủy tinh nằm giữa cực dương và cực âm.

Nhóm Cornell tin rằng họ đã tìm ra cách giải quyết vấn đề này, bằng cách đầu tiên kết hợp nhôm với chất nền làm từ các sợi carbon đan xen. Trong trường hợp các điện cực pin điển hình chỉ có hai chiều, thiết kế này tạo ra cấu trúc 3D trong đó các lớp nhôm có thể được kiểm soát một cách tinh vi và vật liệu tích tụ đồng đều trên cấu trúc carbon thông qua liên kết cộng hóa trị khi pin được sạc.

Tác giả chính Jingxu Zheng cho biết: “Về cơ bản, chúng tôi sử dụng một động lực hóa học để thúc đẩy sự lắng đọng đồng đều của nhôm vào các lỗ rỗng của kiến ​​trúc.”

Bằng cách sử dụng thiết kế điện cực này như một phần của pin thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã kết nối với một thiết bị có thể sạc lại kéo dài tới 10.000 chu kỳ mà không có bất kỳ dấu hiệu hỏng hóc nào.

Điều này báo hiệu tốt cho tiềm năng của nó như một giải pháp lưu trữ năng lượng tái tạo trên lưới, vốn thường không liên tục trong tự nhiên và yêu cầu các hệ thống chi phí thấp, công suất cao có thể dự trữ và giải phóng năng lượng trong một khung thời gian dài.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy.