Một bước
đột phá mới có thể dẫn tới pin sạc đầy trong khoảng thời gian rất ngắn
Châm ngòi cho kỷ nguyên sạc nhanh hơn
Một
trong những cách mà các nhà khoa học hy vọng sẽ cải thiện tốc độ sạc của pin là
sử dụng các cấu trúc xốp cho anode. Kiến trúc này cung cấp diện tích tiếp xúc lớn
hơn với chất điện phân lỏng vận chuyển các ion lithium và cho phép chúng di
chuyển dễ dàng hơn qua vật liệu, có tiềm năng giúp pin sạc nhanh hơn rất nhiều.
Đưa lithium trở về từ cõi chết
Khi
pin thực hiện chu kỳ, các ion lithium di chuyển qua lại giữa 2 điện cực nhưng
không phải tất cả các ion này đều đi hết hành trình. Việc này khiến các đảo
lithium bất hoạt hóa học hình thành ở giữa, không kết nối với các điện cực, gây
suy giảm dung lượng của thiết bị hoặc thậm chí gây cháy nổ.
Trong
một tiến bộ đầy thú vị, các nhà khoa học tại Đại học Stanford đã tìm ra một
cách không chỉ trung hòa các cụm lithium “chết” gây hại đó mà còn làm cho chúng
“sống” lại để tăng cường hiệu năng của pin. Theo nhóm, đột phá có thể dẫn tới
các thiết kế cải thiện cho pin sạc và sạc nhanh với dung lượng và tuổi thọ lớn
hơn.
Pin kiểu bánh kẹp
Một
trong những lý do mà các nhà khoa học nhận thấy pin lithium-kim loại có nhiều
tiềm năng đến vậy là vì dung lượng và mật độ năng lượng của chúng, cao hơn nhiều
so với đồng và than chì được sử dụng trong pin hiện nay. Một mẫu pin kiểu bánh
mỳ kẹp mới có thể khắc phục một số vấn đề ổn định đang kéo lùi các thiết kế
lithium-kim loại cho đến nay.
Thiên nhiên có câu trả lời?
Một
giải pháp thú vị cho vấn đề ổn định liên quan đến pin lithium-kim loại của một
nhóm các nhà khoa học ở Mỹ quay sang tự nhiên để tìm cảm hứng. Đột phá một lần
nữa dựa trên ý tưởng sử dụng một chất điện phân rắn thay vì chất lỏng để vận
chuyển điện tích, lấy sợi nano cellulose từ gỗ làm điểm khởi đầu.
Các
ống polyme hiển vi được kết hợp với đồng để tạo thành một chất dẫn ion rắn chứa
các khe hở nhỏ xíu giữa các chuỗi polyme, đóng vai trò siêu cao tốc ion để các
ion lithium đi với hiệu suất kỷ lục, cho độ dẫn điện gấp từ 10 đến 100 lần các
chất dẫn polyme khác.
Làm mới một thiết kế cũ
Pin
kim loại kiềm-clo đã xuất hiện từ những năm 1970 và cung cấp mật độ năng lượng
cao nhưng chỉ sử dụng được một lần do clo có tính hoạt hóa cao. Các nhà khoa học
từ Đại học Stanford đã nghĩ ra một cách để ổn định các phản ứng đó và cho phép
loại pin mật độ cao này có thể sạc lại được.
Ít hơn là nhiều hơn
Một
đột phá pin lithium-kim loại khác tập trung vào thứ được gọi là liên pha chất
điện phân rắn (SEI) vốn là một màng mỏng phủ lên trên anode đóng vai trò gác cổng
quan trọng bằng cách kiểm soát phân tử nào được đi vào từ chất điện phân trong
quá trình thực hiện chu kỳ.
Nguyên
mẫu pin nút áo của nhóm có anode duy giữ lại được 76% dung lượng sau 600 chu kỳ
kỷ lục với mật độ năng lượng 350 Wh/kg, cao hơn cả những mẫu pin lithium-ion tốt
nhất hiện nay.
Giống như bít lỗ sâu răng
Các
nhà nghiên cứu tại MIT cũng đưa ra một mẫu pin sử dụng chất điện phân rắn thay
vì lỏng với một thiết kế được tuyên bố vượt qua được một số rào cản quan trọng
trong lĩnh vực này. Pin sở hữu một chất điện phân bán rắn được làm từ hợp kim
natri-kali, giống với chất liệu mà các nha sĩ sử dụng để trám lỗ sâu răng vốn rắn
chắc nhưng có khả năng chảy và đúc vào khuôn.
Khi
tiếp xúc với chất điện phân rắn, nó sẽ cho ra một lượng vừa đủ để ngăn vết nứt
hình thành. Vật liệu tự liền này ngăn ngừa sự hình thành sợi nhánh và cho phép
mật độ dòng cao hơn các loại pin thể rắn khác đến 20 lần, mở đường cho tốc độ sạc
cao hơn.
LH (New Atlas)