Đột phá mới giúp kéo dài tuổi thọ pin lithium-ion

Theo Interesting Engineering, một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Gia tốc Quốc gia SLAC và Đại học Stanford của Mỹ đã phát triển một phương pháp gia nhiệt đơn giản, giúp kéo dài đáng kể tuổi thọ của pin lithium-ion. Phương pháp này cho phép pin giữ lại khoảng 93% dung lượng sau 500 chu kỳ sạc.

Kết quả này có thể đặt nền tảng cho việc phát triển pin lithium-ion có tuổi thọ cao hơn

ẢNH: Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven

Theo tiến sĩ Hari Ramachandran, cựu sinh viên Đại học Stanford và kỹ sư cao cấp về pin của Tesla, việc điều chỉnh quy trình gia nhiệt trong sản xuất cực âm có thể giảm thiểu hiện tượng nứt vỡ bên trong pin, thường xảy ra do ứng suất cơ học và nhiệt sau nhiều lần sạc và xả. Ông nhấn mạnh rằng nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách sử dụng nguyên liệu đơn giản để tạo ra pin tốt hơn mà không tốn thêm chi phí.

Được biết, pin lithium-ion thường mất hiệu năng do cực âm bị nứt vỡ sau nhiều lần sạc và xả. Để khắc phục vấn đề, nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh cách nung nóng vật liệu catốt oxit nhiều lớp giàu niken. Bằng cách bắt đầu với nhiệt độ thấp và sau đó tăng nhanh, họ đã tạo ra cấu trúc catốt đồng nhất hơn, giúp giảm ứng suất và ngăn ngừa sự hình thành các vết nứt nhỏ.

Pin lithium-ion chống nứt vỡ sau nhiều lần sạc

Tiến sĩ William Chueh, Giám đốc Viện Năng lượng Precourt tại Đại học Stanford, cho biết các pin mới đạt được mức độ lưu giữ năng lượng tương đương với những công nghệ pin tốt nhất hiện có mà không cần thêm bước sản xuất hay chi phí cao hơn.

Để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến sự hình thành cực âm, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, sử dụng kính hiển vi tia X tiên tiến để quan sát các phản ứng hóa học. Họ phát hiện việc gia nhiệt chậm giúp ngăn cản sự hình thành cấu trúc xốp bên trong, trong khi việc tăng nhiệt nhanh sau đó giúp phân bố lithium hydroxide đồng đều hơn.

Tiến sĩ Donggun Eum, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Stanford và SLAC, cho biết: "Bằng cách kiểm soát cẩn thận bước gia nhiệt, chúng tôi đã cải thiện đáng kể độ ổn định của pin mà không làm thay đổi thành phần hóa học của nó".

Phương pháp này không yêu cầu thêm vật liệu sản xuất hay thiết kế phức tạp và nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch mở rộng quy trình cho các lò công nghiệp, đồng thời thử nghiệm khả năng cải thiện các loại hóa chất pin khác.