Pin lithium metal có khả năng chống cháy nổ sẽ là giải pháp thay thế hiệu quả cho pin lithium Ion trong tương lai

Một trong những vật liệu quan trọng nhất trên xe điện hiện nay cần phải được nâng cấp để đạt hiệu suất cao hơn, đó là pin. Đó là lý do các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford và Phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia SLAC đã phát triển một lớp phủ đặc biệt có thể biến ý tưởng về loại pin lithium metal trở thành sự thật.

Pin lithium metal có thể hiệu năng lưu trữ điện vượt trội so với pin lithium Ion. Loại pin này sử dụng lithium nhẹ thay vì than chì nặng và nó có thể chứa ít nhất 1/3 năng lượng trên 0,4kg trọng lượng pin. So với pin lithium Ion, đó là một con số đáng kể và trọng lượng cũng nhẹ hơn.

Tiến sỹ David Mackanic thuộc trường ĐH. Stanford cho biết: "Công suất của pin lithium Ion gần như đã đạt mức giới hạn.Vì vậy việc phát triển một loại pin mới rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu năng lượng này càng lớn của các thiết bị điện tử hiện đại".

Pin lithium metal có rất nhiều ứng dụng, từ pin trên smartphone đến xe điện. Tuy nhiên các nhà khoa học cần phải xử lý được vấn đề chống cháy nổ trước khi thương mại hóa loại pin này.

Nhóm nghiên cứu thuộc Stanford/SLAC đã giải quyết vấn đề này bằng cách giới hạn một thứ gọi là sợi dendrite. Trong các bình ắc-quy xe hơi, đây là những cấu trúc vô cùng cần thiết vì chúng xuyên qua dải phân cách, cách ly cực âm và dương của ắc quy và nằm giữa hai cực âm, dương của pin. Tuy nhiên khi các sợi dendrite bắt đầu hình thành, chúng sẽ gây ra những vấn đề nguy hiểm với pin lithium metal. Có thể kể đến đó là hiện tượng đoản mạch.

Giáo sư ngành kỹ hóa sinh, Zhenan Bao và giáo sư khoa học vật liệu, kỹ thuật và khoa học photon tại SLAC, hai đồng tác giả nghiên cứu tin rằng, việc giới hạn được sự phát triển của sợi dendrite là một bước tiến lớn.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phủ lên cực dưng của pin lithium metal hoặc đầu điện tích dương. Đây là nơi thường hình thành các sợi dendrite rắc rối.

Sau 160 chu kỳ, các tế bào pin lithium metal vẫn có thể cung cấp 85% năng lượng y hệt như chu kỳ đầu tiên. Lớp phủ đã giúp ngăn sợi dendrite hình thành bằng cách ngăn chặn các phản ứng hóa học không mong muốn và giảm sự tích tụ hóa học trên cực dương.

Đồng tác giả nghiên cứu Zhiao Yu cho biết, thiết kế lớp phủ mà nhóm đã thực hiện giúp cho pin lithium metal hoạt động ổn định hơn.

Các nhà khoa học và người tiêu dùng đang có cái nhìn khách quan hơn về pin lithium Ion. Mặc dù là loại pin khá phổ biến nhưng nó cũng tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ lớn. Ngoài ra, con người cũng đang hướng tới việc tạo ra những viên pin ít lãng phí tài nguyên hơn và bảo vệ môi trường, cụ thể như chế tạo pin bằng sắt ion vừa được các nhà khoa học Ấn Độ tạo ra mới đây.

Tham khảo Popularmechanics