Theo nhóm nghiên cứu từ City University of Hong Kong và Southern University of Science and Technology, cơ chế hoạt động của loại pin mới dựa vào chất điện phân được tạo ra từ các muối trung tính của magie và canxi - những khoáng chất có trong nước muối làm đậu phụ.
Dung dịch này được duy trì ở độ pH trung tính 7.0, giúp ngăn ngừa các phản ứng ăn mòn. Đặc biệt, các nhà nghiên cứu đã thay thế điện cực âm bằng polyme hữu cơ và sử dụng chất tương tự như chất tạo màu xanh phổ cho điện cực dương. Kết quả là họ đạt được dung lượng năng lượng ấn tượng 112,8 mAh trên mỗi gram.
Một trong những ưu điểm đáng chú ý của loại pin này là mức độ an toàn cao. Khác với pin lithium-ion vốn có nguy cơ cháy nổ khi bị hư hỏng hoặc quá nhiệt, pin nước gần như không dễ bắt lửa vì sử dụng dung dịch nước làm chất điện giải. Điều này giúp giảm đáng kể rủi ro trong quá trình sử dụng cũng như xử lý khi thải bỏ.
Hiện pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong điện thoại thông minh, thiết bị điện tử và xe điện. Tuy nhiên, loại pin này thường chỉ đạt khoảng 1.000-3.000 chu kỳ sạc trước khi hiệu suất bắt đầu suy giảm. Pin cho điện thoại thường bắt đầu giảm chất lượng sau khoảng 800 chu kỳ, còn pin xe điện phổ biến trong khoảng 1.500-3.000 chu kỳ.
Do đó, khả năng hoạt động hơn 120.000 chu kỳ của pin nước được xem là bước tiến đáng kể. Nếu được ứng dụng thực tế, một hệ thống pin như vậy có thể vận hành ổn định hơn 1 thập kỷ trước khi cần thay thế.
Ngoài ra, pin nước cũng có chi phí sản xuất thấp hơn so với pin lithium-ion, giúp chúng trở thành lựa chọn hấp dẫn cho việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn như trong các trang trại năng lượng mặt trời và gió.
Nhóm nghiên cứu cho biết, nhiều đột phá về pin thử nghiệm trong phòng thí nghiệm chưa chắc có thể nhanh chóng thương mại hóa. Để được đưa vào ứng dụng thực tế, công nghệ mới cần chứng minh khả năng sản xuất quy mô lớn, chi phí hợp lý và hiệu suất ổn định ngoài môi trường phòng thí nghiệm.
