Evgeny
Kolesnikov và nhóm các nhà khoa học vật liệu tại Đại học KHCN quốc gia Nga
MISIS vừa phát triển một loại vật liệu anode đầu hứa hẹn cho pin lithium (Ảnh:
MISIS)
Pin lithium-ion cung cấp năng
lượng cho mọi thứ, từ smartphone, laptop cho đến xe điện và tất cả các thiết kế
pin đó đều sử dụng than chì làm anode, điện cực âm của thiết bị. Anode là tâm
điểm quan trọng của các nhà khoa học đang đi tìm cách cải thiện hiệu suất pin.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học
Khoa học và Công nghệ Quốc gia Nga (MISIS) đang thăm dò các chất thay thế cho
anode than chì có thể mang lại hiệu quả cao hơn. Thông qua một kỹ thuật gọi là
nhiệt phân phun siêu âm, trong đó các ion của kim loại đặc biệt được biến thành
sương mù thông qua sóng siêu âm và sau đó nước bị bốc hơi ở nhiệt độ cao, nhóm
nghiên cứu đã có thể tạo ra những khối cầu cực nhỏ với cấu trúc rỗng, xốp mà có
vẻ phù hợp với mục đích của họ.
Chúng được tích hợp vào pin
lithium làm anode và được đưa vào thử nghiệm và nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy
nhiều lợi ích về hiệu suất. Vật liệu mới này không chỉ mang lại dung lượng pin
gấp nhiều lần so với pin lithium ion thông thường mà đặc tính rỗng của anode
được duy trì tốt trong hơn 1.000 chu kỳ sạc. Đặc điểm này hoạt động để làm đệm
cho biến động thể tích diễn ra trong quá trình sạc, giúp pin duy trì ổn định với
tuổi thọ dài ấn tượng.
“Các hạt vi cầu cấu trúc nano xốp
(với thành phần Cu0.4Zn0.6Fe2O4) mà chúng tôi chiết xuất được, được sử dụng làm
vật liệu cực dương cung cấp dung lượng cao hơn 3 lần so với các loại pin hiện có
trên thị trường. Bên cạnh đó, nó cho phép tăng số chu kỳ xả lên gấp 5 lần so với
các lựa chọn thay thế than chì hứa hẹn khác. Bước tiến này đạt được là do hiệu
ứng hiệp đồng với sự kết hợp của cấu trúc nano đặc biệt và thành phần của các
nguyên tố được sử dụng”, tác giả nghiên cứu Evgeny Kolesnikov cho biết.
Như thường thấy với dạng nghiên
cứu này, việc biến những kết quả thử nghiệm đầy hứa hẹn trong môi trường phòng
thí nghiệm được kiểm soát này thành một mẫu pin có thể cung cấp năng lượng cho
smartphone trong vòng 3 ngày không phải là một việc dễ dàng. Nhưng dung lượng
cao và độ ổn định chu kỳ tuyệt vời như vậy là những thuộc tính rất đáng mong đợi
khi nói đến pin thế hệ tiếp theo, do vậy nghiên cứu mở ra một hướng đi đầy hứa
hẹn khác cho các nhà khoa học trong lĩnh vực này khám phá.
LH (New Atlas)