 |
| Công nghệ pin mới giúp kéo dài tuổi thọ và độ an toàn của pin và có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất pin xe điện hoặc máy bay không người lái. Ảnh: VCG/Getty Images |
Kết quả trên được SCMP trích dẫn từ một nghiên cứu đứng đầu bởi Giáo sư Yu Le và Phó Giáo sư Li Nianwu tại Đại học Công nghệ Hóa học Bắc Kinh, trên tạp chí Advanced Function Materials hồi cuối tháng 10.
Về cơ bản, pin Lithium được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, xe điện và các hệ thống lưu trữ năng lượng vì mật độ và dung lượng năng lượng cao của chúng. Tuy nhiên trong quá trình sử dụng, cực dương kim loại lithium hoạt động ở trạng thái tự nhiên và có thể phản ứng với dung dịch điện phân lỏng, từ đó dẫn đến mất hiệu suất và gây ra các vấn đề an toàn khác.
Để giải quyết trở ngại này, các nhà nghiên cứu đã phát triển chất điện phân polyme gel (GPEs), một vật liệu nửa rắn hoặc nửa lỏng, như một loại chất thế chỗ dụng dịch điện phân truyền thống của pin lithium-ion.
Các dung dịch lỏng truyền thống có ưu điểm là độ dẫn điện cao, tương đương với việc chúng truyền các ion lithium nhanh hơn trong khi chất điện phân polyme rắn lại có những ưu điểm khác là có tính linh hoạt cao hơn và tính an toàn chống cháy tốt hơn. Bằng cách tạo ra GPE ở trạng thái trung gian, các nhà khoa học có thể kết hợp đầy đủ các ưu điểm của cả hai loại chất về độ dẫn điện và độ an toàn.
Vốn được tạo thành từ các hạt nano và silica có kích thước nano đóng vai trò như chất độn vô cơ, trong đó sợi nano hoạt động như một chất nền hỗ trợ cho các hạt nano, GPE giúp tăng cường tính an toàn cho pin. Nguyên nhân là do các hạt nano có bản chất không dễ cháy.
Trong khi đó, các sợi nano xốp giúp hỗ trợ và tăng tính linh hoạt của cấu trúc bên trong pin. Tất cả các tính năng này mang lại cho chất điện phân mới độ ổn định và hiệu suất cao hơn hẳn.
Để có thể đo hiệu suất duy trì của pin sử dụng công nghệ mới, các chuyên gia này đã tiến hành hàng loạt các thử nghiệm dựa trên một số tiêu chí. Một trong các tiêu chí là khả năng duy trì dung lượng của pin sau khi đã trải qua quá trình sạc và xả nhiều lần – một tỷ số giữa dung lượng xả và dung lượng xả ban đầu sau một chu kỳ nhất định.
Theo ông Li Nianwu, nhóm nghiên cứu đã tiến hành phương pháp độ xả sâu (DoD) 100% lên pin. Phương pháp này thường có hại cho việc duy trì vòng đời của pin, tuy nhiên nó rất hữu hiệu trong việc giúp các nhà nghiên cứu phát hiện ra những vấn đề của pin.
Sau 300 chu kỳ sạc và xả 100% DoD, pin sử dụng dung dịch gel mới vẫn duy trì dung lượng ở mức 92% trong khi pin truyền thống với cực dương lithium trần và dung dịch điện phân lỏng chỉ còn 30%. Điều này biến loại pin sử dụng công nghệ mới có tuổi thọ cao hơn tới 3 lần so với pin truyền thống.
Ngoài chất điện phân polyme gel, nhiều dự án nghiên cứu trên toàn cầu cũng nghiên cứu các phương pháp giải quyết như thay thế dung dịch điện phân bằng vật liệu gốm rắn hoặc nanocompozit.
