Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu khoa học Hàn Quốc thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Ulsan (UNIST) cho biết, họ đang trong quá trình phát triển pin lithium không có cực dương, với thời lượng pin sử dụng dài hơn, cho phép xe điện chạy quãng đường 630 km chỉ với một lần sạc.
Nghiên cứu của các nhà khoa học được công bố trên tạp chí Vật liệu Chức năng Nâng cao chia sẻ rằng, vật liệu cốt lõi quyết định tuổi thọ pin và tốc độ sạc của xe điện hiện nay thường là vật liệu cho cực dương. Chính vì vậy, việc phát triển một loại pin không cực dương được xem là một bước đột phá.
Loại pin không có cực dương mới được phát triển có mật độ năng lượng/thể tích là 977 Wh/L, cao hơn 40% so với các loại pin thông thường (700 Wh/L). Điều này giúp cho viên pin có thời gian sử dụng lâu hơn, khi mang lên xe điện, viên pin có thể giúp chiếc xe chạy được 630 km trong một lần sạc.
Hiện tại, các viên pin sẽ thay đổi cấu trúc của vật liệu anốt khi các ion lithium chảy đến và đi từ điện cực trong quá trình sạc – xả lặp đi lặp lại. Đây cũng là nguyên nhân vì sao dung lượng pin giảm dần theo thời gian. Vì vậy, các nhà khoa học cho rằng, nếu có thể sạc và xả chỉ với một bộ thu dòng điện cực dương thì mật độ năng lượng, vốn là yếu tố quyết định dung lượng pin sẽ tăng lên.
Tuy nhiên, phương pháp này có một điểm yếu là gây phồng đáng kể thể tích cực dương vì không có nơi lưu trữ ổn định cho lithium trong cực dương, từ đó làm giảm vòng đời của pin.
Để khắc phục vấn đề này, nhóm các nhà nghiên cứu khoa học của Hàn Quốc đã thành công trong việc phát triển pin không có cực dương trong chất điện phân lỏng trên cơ sở cacbonat thường được sử dụng, bằng cách thêm một chất nền dẫn điện ion. Chất nền này không chỉ tạo thành một lớp bảo vệ mà còn giảm tối thiểu sự giãn nở của cực dương, giúp vận hành pin, nhận và giải phóng các ion lithium hiệu quả trong quá trình sạc – xả.
Thử nghiệm cho thấy pin duy trì dung lượng cao 4,2 mAh/cm2, mật độ dòng điện cao 2,1 mA/cm2 trong thời gian dài trong chất điện phân lỏng trên cơ sở cacbonat. Các nhà khoa học cũng chứng minh được cả trên lý thuyết và trong các thí nghiệm, chất nền có thể lưu trữ lithium.
Các chuyên gia công nghệ dự đoán rằng, loại pin không cực dương này sẽ đẩy nhanh quá trình thương mại hóa pin không nổ, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp xe điện do khả năng di chuyển quãng đường dài hơn chỉ với một lần sạc, không thua kém gì so với xe sử dụng xăng.
Quốc Bảo
Link gốc: https://interestingengineering.com/transportation/391-miles-on-a-single-charge
