Nhật Bản tìm ra 'chìa khóa' giúp pin xe điện sạc nhanh như đổ xăng
Đột phá pin xe điện từ Nhật Bản giúp sạc siêu nhanh, tuổi thọ cao vượt trội nhờ vật liệu mới.
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Tohoku (Nhật Bản) vừa công bố một bước tiến quan trọng trong công nghệ pin, hứa hẹn giải quyết những hạn chế lớn nhất của xe điện hiện nay: tốc độ sạc và tuổi thọ pin.
Chìa khóa của đột phá này nằm ở việc thuần hóa Fullerene - một dạng cấu trúc carbon hình cầu lồng, để tạo ra loại vật liệu cực dương hoàn toàn mới.
Nhật Bản tìm ra loại vật liệu mới hứa hẹn cách mạng hóa ngành pin xe điện.
Hầu hết pin Lithium-ion trên thị trường hiện nay sử dụng than chì (Graphite) làm cực dương. Tuy nhiên, than chì có một nhược điểm chí mạng là nếu sạc quá nhanh, các ion lithium sẽ không kịp hấp thụ vào bên trong mà tích tụ trên bề mặt, gây ra hiện tượng "mạ lithium" (lithium plating). Hiện tượng này không chỉ làm chai pin nhanh chóng mà còn tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ cao.
Các nhà khoa học từ lâu đã để mắt đến Fullerene như một giải pháp thay thế nhờ khả năng phản ứng hóa học tuyệt vời. Tuy nhiên, Fullerene lại quá "nhạy cảm", dễ bị hòa tan trong dung dịch điện phân và sụp đổ cấu trúc sau một thời gian sử dụng.
Đội ngũ tại Đại học Tohoku đã tìm ra cách "khóa" các phân tử Fullerene lại với nhau để tạo thành một cấu trúc vững chắc. Họ sử dụng các nguyên tử Magie (Mg) làm cầu nối, tạo ra vật liệu mới mang tên Mg4C60.
Thông qua các liên kết cộng hóa trị và quy trình hóa học phức tạp, vật liệu này chuyển đổi từ dạng phân tử lỏng lẻo sang một khung polymer dạng lớp siêu bền. Kết quả thử nghiệm cho thấy:
- Độ bền tuyệt đối: Cấu trúc khung không bị hòa tan hay sụp đổ trong quá trình sạc/xả.
- Hiệu suất cao: Cho phép lưu trữ lithium đảo ngược mà không làm suy thoái vật liệu, mở đường cho khả năng sạc siêu nhanh.
- An toàn hơn: Loại bỏ hoàn toàn nguy cơ mạ lithium thường thấy ở pin than chì.
Giáo sư Hao Li từ Viện Nghiên cứu Vật liệu Tiên tiến (WPI-AIMR) khẳng định: "Công trình này chứng minh rằng carbon có thể lưu trữ lithium một cách ổn định mà không bị mất mát vật liệu".
Ảnh minh họa.
Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ hợp tác với các đối tác công nghiệp để mở rộng quy mô sản xuất và thử nghiệm trên các định dạng pin thực tế. Nếu thành công thương mại hóa, công nghệ này sẽ mang lại những chiếc xe điện có phạm vi hoạt động xa hơn, thời gian sạc chỉ tính bằng phút và tuổi thọ pin kéo dài đáng kể.
