Nhật Bản: Tìm ra giải pháp giúp pin Lithium dùng 5 năm không hỏng

Theo Independent, thông qua một số thay đổi liên quan đến vật liệu, một nhóm nhà khoa học tại Viên Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản đã thành công trong các thử nghiệm kéo dài tuổi thọ pin Lithium. Và nếu tính toán của họ là chuẩn xác, một viên pin sử dụng công nghệ mới sẽ có tuổi thọ tối đa lên tới 5 năm. 

Với pin Lithium, xuống cấp nhanh chóng theo thời gian thường được xem là một trong những nhược điểm nổi cộm nhất. Đó là lý do tại sao với một chiếc smartphone mới, anh em thường sẽ dùng được lâu hơn trong một lần sạc so với một chiếc cũ cùng loại. 

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã hướng tới việc cải thiện độ bền của lớp kết dính trên cực anode (cực âm của pin) – thứ giữ cho nó này không bị gãy vỡ khi các ion di chuyển qua lại giữa cực cathode (cực dương của pin), chất điện phân và cực âm. Mỗi lần các ion hoàn thành chặng đường từ cực này sang cực kia cũng là lúc chúng ta xong một chu kỳ sạc / xả pin; và sau nhiều lần như vậy thì lớp kết dính trên sẽ dần thiếu ổn định, ảnh hưởng tới thời lượng của viên pin. 

Hiện tại, vật liệu để làm nên chất kết dính cho anode đang là poly (vinylidene fluoride) (hay PVDF). Và các nhà khoa học đã thử thay thế nó bằng polymer có tên bis-imino-acenaphthenequinone-paraphenylene (hay BP). Qua thử nghiệm, BP cho thấy độ ổn định cơ học tốt hơn, bám chặt hơn vào cực anode và dẫn điện tốt hơn. Điều này dẫn đến lớp điện phân ở giữa có thể mỏng đi, qua đó giảm điện trở cản dòng điện di chuyển giữa hai cực. 

Đồng thời, BP cũng khó phản ứng hơn với chất điện phân, nhờ vậy mà tốc độ phân huỷ sẽ giảm đi nhiều so với PVDF. Chia sẻ chi tiết về thử nghiệm, Giáo sư Noriyoshi Matsumi cùng nhóm nghiên cứu cho biết: 

“Trong khi nửa cell pin sử dụng PVDF làm chất kết dính chỉ còn 65% dung lượng ban đầu sau khoảng 500 chu kỳ sạc-xả, nửa cell còn lại dùng BP vẫn duy trì được 95% dù đã sạc-xả hơn 1700 lần.”

Và để hiểu hơn về một chu kỳ của pin Lithium, chúng ta có thể tham khảo giải thích dưới đây từ Apple: 

“Bạn hoàn thành một chu kỳ sạc là khi bạn đã dùng cạn (xả) 100% dung lượng pin của mình – không nhất thiết phải trong một lần dùng duy nhất. Ví dụ bạn dùng 75% dung lượng pin trong ngày hôm nay, sạc đầy qua đêm và dùng được 25% nữa vào ngày hôm sau; khi đó là bạn đã hoàn thành một chu kỳ với thời gian hai ngày.”

Nghe có vẻ dài dòng, nhưng đại ý là một chu kỳ trên thực tế có thể kèo dài khá lâu, và khi nhân lên thì việc viên pin dùng BP có thể trụ tối đa 5 năm cũng là có cơ sở. 

Nếu được thương mại hoá thành công, đây hẳn sẽ là tin rất vui với người dùng công nghệ - xét tới việc pin Lithium đang ngày càng phổ biến trên các thiết bị hiện thời. Không chỉ trên smartphone mà chúng ta vẫn biết, đó còn là cơ quan nhân tạo trong lĩnh vực y tế, hay nhiều phương tiện chạy điện trong giao thông vận tải sau này. 

Theo Independent