Đây mới là bước đột phá về pin mà smartphone và xe điện đang chờ

Các nhà nghiên cứu tại DGIST vừa công bố phát triển một loại pin lithium-ion mới sử dụng chất điện phân polymer rắn ba lớp có khả năng tự dập tắt khi bắt lửa và chống nổ. Theo thông cáo báo chí, loại pin này không chỉ an toàn hơn mà còn có tuổi thọ cao hơn so với các pin lithium-ion thông thường.

Các nhà khoa học đang tìm cách giải quyết bài toán an toàn của pin lithium-ion.

Pin lithium-ion (Li-ion) đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch nhằm thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo. Chúng được làm từ lithium và cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả cho nhiều thiết bị, từ smartphone đến xe điện. Tuy nhiên, pin Li-ion truyền thống sử dụng chất điện phân lỏng có nguy cơ bắt lửa và dễ bị hư hỏng, điều này dẫn đến khả năng đoản mạch và nổ. Kết quả là chúng tạo ra mối lo ngại về việc sử dụng pin Li-ion trong các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang phát triển hệ thống điện phân polymer rắn. Mặc dù công nghệ này hứa hẹn nhiều tiềm năng, việc thương mại hóa vẫn gặp khó khăn do pin thể rắn hoạt động kém hơn so với pin polymer lỏng. Khi sạc và xả, lithium-ion có thể tạo ra các sợi nhánh kim loại sắc nhọn, làm giảm hiệu suất và tăng nguy cơ cháy nổ.

Pin thể rắn được thiết kế an toàn hơn so với pin điện phân lỏng, nhưng sự hình thành dendrite cũng làm tăng nguy cơ cháy trong pin thể rắn.

Nhóm nghiên cứu của DGIST do Giáo sư Kim Jae-hyun dẫn đầu đã vượt qua thách thức này bằng cách thiết kế chất điện phân ba lớp. Mỗi lớp có chức năng riêng: lớp giữa làm từ zeolit cung cấp độ bền, trong khi hai lớp ngoài mềm hơn giúp cải thiện hiệu suất và hiệu quả của pin. Lớp ngoài chứa decabromodiphenyl ethane (DBDPE) có khả năng ngăn ngừa và dập tắt cháy, trong khi muối lithium bis trifluoromethane sulfonyl imide (LiTFSI) giúp tăng tốc độ di chuyển của ion lithium.

Trong các thử nghiệm, pin mới duy trì được 87,9% hiệu suất sau 1.000 chu kỳ sạc-xả, trong khi pin Li-ion thông thường chỉ đạt 70-80%. Giáo sư Kim Jae-hyun cho biết: “Nghiên cứu này dự kiến sẽ đóng góp đáng kể vào việc thương mại hóa pin kim loại lithium sử dụng chất điện phân polymer rắn, đồng thời nâng cao tính ổn định và hiệu quả cho các thiết bị lưu trữ năng lượng”.

THIÊN AN