Tóm lại:
- PCWorld đưa tin các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland đã phát hiện ra một phương pháp điện phân mới giúp kéo dài tuổi thọ pin lithium-ion bằng cách tạo ra một lớp bảo vệ trên cực âm.
- Bước đột phá này rất quan trọng vì nó có thể cải thiện đáng kể tuổi thọ pin trong điện thoại thông minh, máy tính xách tay và xe điện mà không cần thay đổi quy trình sản xuất hiện có.
- Phương pháp này sử dụng các hóa chất thông dụng trong ngành công nghiệp sản xuất pin để tạo ra một lớp phủ bảo vệ ổn định giúp làm chậm quá trình xuống cấp, các thử nghiệm ban đầu cho thấy nhiều triển vọng mặc dù dữ liệu dài hạn vẫn đang chờ được kiểm chứng.
Pin lithium-ion được sử dụng trong điện thoại thông minh, máy tính xách tay, ô tô điện và hệ thống lưu trữ năng lượng cố định. Mặc dù thiết kế của chúng hầu như không thay đổi trong nhiều năm, nhưng một vấn đề quan trọng vẫn tồn tại: sự lão hóa dần dần của các cell pin. Đó là lý do tại sao pin lithium-ion mất dung lượng theo thời gian.
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Maryland (theo NewScientist ) đã phát hiện ra một giải pháp mới có thể kéo dài tuổi thọ của pin lithium-ion, mà không cần thay đổi cấu trúc bên trong của pin hoặc các quy trình sản xuất hiện có.
Tại sao pin lithium-ion lại bị lão hóa?
Mỗi pin lithium-ion bao gồm hai điện cực: một cực âm (anode) và một cực dương (cathode). Giữa chúng là một chất điện phân lỏng, trong đó các ion lithium di chuyển khi sạc và xả. Theo thời gian, chất điện phân này bị phân hủy và các sản phẩm phụ sẽ lắng đọng thành các lớp cực mỏng trên các điện cực.
Hiệu ứng sản phẩm phụ này thực chất lại có lợi ở cực dương, nơi nó tạo thành một lớp ổn định bảo vệ điện cực khỏi sự hao mòn thêm, giúp pin bền hơn. Tuy nhiên, điều này lại không đúng với cực âm, nơi hoạt động trong điều kiện oxy hóa cao và không tạo thành lớp bảo vệ tương tự. Do đó, pin bị lão hóa và xuống cấp.
Giải pháp mới hoạt động như thế nào?
Nhóm nghiên cứu, do nhà khoa học vật liệu Chunsheng Wang dẫn đầu, đã nghiên cứu một phương pháp mới không điều chỉnh điện cực mà là chất điện phân ở giữa. Lấy cảm hứng từ các phản ứng đã biết trong hóa học hữu cơ, họ đã điều chỉnh các đặc tính của chất điện phân để quá trình truyền ion được kiểm soát tốt hơn.
Hiệu quả là chất điện phân không còn bị phân hủy ngẫu nhiên mà diễn ra một cách có kiểm soát, tạo thành một lớp bảo vệ đồng nhất và ổn định trên cực âm, làm chậm quá trình xuống cấp tiếp theo. Điều quan trọng là, không cần đến bất kỳ vật liệu đặc biệt nào. Theo các nhà nghiên cứu, phương pháp này sử dụng các hóa chất và quy trình đã được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất pin.
Một ưu điểm khác của quy trình này là tính linh hoạt. Thành phần của lớp bảo vệ trên cực âm có thể được thay đổi. Lớp dày hơn giúp tăng độ ổn định và kéo dài tuổi thọ pin nhưng làm chậm quá trình vận chuyển ion, trong khi lớp mỏng hơn cho phép mật độ năng lượng và công suất cao hơn nhưng dẫn đến hao mòn nhanh hơn.
Điều này sẽ cho phép tùy chỉnh pin cho phù hợp với từng ứng dụng cụ thể — ví dụ, độ bền tối đa trong các hệ thống lưu trữ năng lượng cố định hoặc hiệu suất tối đa trong xe điện.
Điều này có ý nghĩa gì đối với bạn?
Vẫn còn phải xem giải pháp mới này sẽ thực sự kéo dài tuổi thọ của pin lithium-ion đến mức nào. Công nghệ này hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu và chưa có dữ liệu dài hạn đáng tin cậy.
Tuy nhiên, các chuyên gia vẫn lạc quan về điều này. Chuyên gia về lưu trữ năng lượng Michel Armand từ trung tâm nghiên cứu CIC energiGUNE của Tây Ban Nha mô tả việc hình thành có kiểm soát lớp bảo vệ trên cực âm là một bước quan trọng hướng tới pin có tuổi thọ cao hơn.
Đối với người tiêu dùng, sẽ không có gì thay đổi trong ngắn hạn. Tuy nhiên, về trung và dài hạn, giải pháp này có thể giúp pin trong các thiết bị sử dụng hàng ngày duy trì dung lượng và cải thiện tuổi thọ mà không cần các nhà sản xuất phải phát triển các loại pin hoàn toàn mới.
Đọc thêm: Có hại không khi để laptop luôn cắm sạc?
