Nhu cầu lưu trữ năng lượng được kỳ vọng sẽ tăng lên khi tập trung nhiều hơn vào năng lượng tái tạo và xe điện để vận chuyển, và trong khi pin lithium-ion đang được sử dụng rộng rãi ngày nay phục vụ tốt cho chúng ta, thì vẫn có những kiến ​​trúc khác hứa hẹn lâu dài hơn. Khai thác lithium rất tốn kém và đi kèm với chi phí môi trường, bên cạnh đó, pin sử dụng lithium không có lợi cho quá trình tái chế.

Tác giả chính – ông Liangbing Hu, Giám đốc Trung tâm Đổi mới Vật liệu của Đại học Maryland cho biết: “Số lượng lớn pin đang được sản xuất và tiêu thụ làm tăng khả năng xảy ra các vấn đề môi trường. Ví dụ, các bộ phân tách bằng polypropylene và polycarbonate được sử dụng rộng rãi trong pin lithium-ion phải mất hàng trăm hoặc hàng nghìn năm để phân hủy và gây thêm gánh nặng cho môi trường”.

Các nhà khoa học đang khám phá nhiều giải pháp thay thế khả thi cho kiến ​​trúc lithium-ion đã được thử nghiệm và đáng tin cậy, pin dựa trên kẽm là một lựa chọn có thể an toàn, tiết kiệm chi phí và thân thiện hơn với môi trường. Các nhà khoa học chứng minh các phiên bản của loại pin này cung cấp mật độ năng lượng cao và có thể được sản xuất với giá rẻ như pin cary axit-chì.

Các nhà khoa học đã tìm nguồn chitosan từ vỏ cua và tôm để sử dụng trong loại pin thân thiện với môi trường hơn. 

Tuy nhiên, trở ngại lớn trong lĩnh vực này là pin làm từ kẽm có tuổi thọ ngắn, các nhà khoa học đã chú trọng phát triển phiên bản có thể sạc lại loại pin này. Chính vì thế, giải pháp có thể giải quyết vấn đề khả năng sạc lại và đồng thời làm cho các thiết bị bền vững hơn nhiều đó chính là sử dụng chất chitosan.

Theo ông Lu, chitosan là một sản phẩm phái sinh của chitin. Chitin có rất nhiều nguồn, bao gồm thành tế bào của nấm, bộ xương ngoài của động vật giáp xác và mực ống. Nguồn chitosan dồi dào nhất là bộ xương ngoài của động vật giáp xác, bao gồm cua, tôm và tôm hùm, có thể dễ dàng lấy được từ hải sản. 

Trong thử nghiệm của họ, nhóm nghiên cứu đã cho thấy một pin kẽm sử dụng chất điện phân mới hoạt động rất ấn tượng. Nó ngăn chặn sự hình thành các khối phát triển giống như xúc tu có thể cản trở hiệu suất của pin và chứng minh “độ ổn định chu kỳ đặc biệt”, duy trì hiệu suất 99,7% trong hơn 1.000 chu kỳ khi hoạt động ở mật độ dòng điện cao 50 mAh trên mỗi cm vuông. Và vì thiết kế thân thiện với môi trường, khoảng 2/3 pin có thể bị vi khuẩn phân hủy, trong khi chất điện phân chitosan có thể bị phá vỡ hoàn toàn trong vòng 5 tháng. Kẽm còn lại sau đó có thể được tái chế.

Hà My