So với lithium, canxi là một nguyên tố cực kỳ phổ biến trong tự nhiên. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu dồi dào này không chỉ giúp các nhà sản xuất giảm đáng kể chi phí khai thác mà còn giải quyết bài toán đứt gãy chuỗi cung ứng toàn cầu.
Về khía cạnh kỹ thuật, pin canxi sở hữu những đặc tính lý tưởng cho thiết bị di động. Kim loại canxi có tính ổn định cao và ít phản ứng mạnh với môi trường bên ngoài, từ đó hạn chế tối đa nguy cơ cháy nổ ngay cả khi thiết bị gặp sự cố va đập hoặc hư hỏng vật lý. Đặc biệt, mật độ năng lượng của pin canxi về lý thuyết có thể vượt xa giới hạn của công nghệ lithium-ion hiện tại, hứa hẹn kéo dài thời gian sử dụng smartphone lên một tầm cao mới.
Dù mang tiềm năng lớn, pin canxi vẫn đang đối mặt với bài toán hiệu suất thực tế. Thách thức lớn nhất nằm ở hiện tượng suy giảm dung lượng nhanh chóng sau các chu kỳ sạc. Nguyên nhân chính là do các vật liệu điện phân hiện nay chưa đạt được độ bền cần thiết, khiến viên pin mất dần khả năng tích trữ năng lượng sau mỗi lần sử dụng.
Tuy nhiên, một tín hiệu lạc quan vừa xuất hiện từ Đại học Khoa học và Công nghệ Hong Kong. Nhóm nghiên cứu tại đây đã phát triển thành công loại điện phân bán rắn giúp tối ưu hóa quá trình vận chuyển ion. Kết quả thử nghiệm cho thấy loại pin này duy trì được khoảng 74% dung lượng sau 1.000 chu kỳ sạc xả. Đây là những thông số ấn tượng, tương đương hoặc thậm chí nhỉnh hơn một số dòng pin lithium-ion đang lưu hành trên thị trường.
Dù có bước tiến về tuổi thọ, pin canxi vẫn vấp phải hai trở ngại lớn về vật lý và hạ tầng. Do ion canxi có kích thước lớn hơn ion lithium, tốc độ di chuyển của chúng chậm hơn đáng kể, dẫn đến việc sạc đầy một thiết bị sẽ mất nhiều thời gian hơn.
Bên cạnh đó, việc chuyển đổi sang công nghệ mới đòi hỏi sự thay đổi toàn diện về hệ thống công nghiệp. Từ khâu tinh chế nguyên liệu đến dây chuyền lắp ráp đều phải xây dựng lại từ đầu. Các chuyên gia dự báo rằng trong kịch bản thuận lợi nhất, pin canxi cần từ 5 đến 10 năm nữa mới có thể xuất hiện phổ biến trên smartphone.
Trong ngắn hạn, pin canxi có thể sẽ được thử nghiệm trước trên các thiết bị đeo nhỏ gọn như đồng hồ thông minh. Riêng đối với smartphone, công nghệ pin silicon-carbon hiện vẫn được xem là giải pháp thực tế và khả thi hơn để cải thiện thời lượng pin trong tương lai gần.
Tâm An
