Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng xe điện ngày càng tăng, một nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc đã phát triển một công nghệ pin mới hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta sử dụng xe điện. Công nghệ này không chỉ giúp xe điện có thể di chuyển xa hơn mà còn giảm thời gian sạc xuống chỉ còn 12 phút cho quãng đường 800 km.
Thế hệ pin mới này hoạt động hiệu quả hơn nhờ vào việc cải tiến chất điện phân, giúp tăng cường khả năng lưu trữ năng lượng. Ảnh: KTSDesign
Theo thông tin từ Live Science, vào ngày 15/9, các nhà khoa học Hàn Quốc đã áp dụng một giải pháp sáng tạo để giải quyết những thách thức lớn trong công nghệ pin xe điện. Nhờ vào sự phát triển của pin lithium-kim loại thế hệ mới, người dùng có thể trải nghiệm quãng đường dài mà không phải lo lắng về thời gian sạc.
Cả pin lithium-ion và lithium-kim loại đều sử dụng chất điện phân lỏng để vận chuyển ion lithium giữa các cực trong quá trình sạc và xả. Tuy nhiên, sự khác biệt chính giữa hai loại pin này là việc thay thế graphite bằng kim loại lithium, điều này giúp tăng mật độ năng lượng – yếu tố quyết định quãng đường mà xe điện có thể đi được với một lần sạc.
Trước đây, việc phát triển pin lithium-kim loại gặp khó khăn do sự hình thành của “dendrite”, một hợp chất kết tinh dạng nhánh trên cực dương trong quá trình sạc, làm giảm hiệu suất của pin theo thời gian. Vấn đề này trở nên nghiêm trọng hơn khi sạc nhanh, dẫn đến nguy cơ pin bị đoản mạch.
Nhóm nghiên cứu do giáo sư Hee Tak Kim dẫn dắt tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) đã phát hiện ra rằng nguyên nhân hình thành dendrite là do sự kết dính không đồng đều trên bề mặt kim loại lithium. Họ nhận thấy rằng ion lithium không lắng đọng đều, tạo ra các điểm yếu cho phép dendrite phát triển.
Trong nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy, nhóm nghiên cứu đã tìm ra cách ngăn chặn sự phát triển của dendrite bằng cách sử dụng một chất điện phân lỏng mới. Chất điện phân này không chỉ ngăn cản sự kết dính mà còn cản trở sự hình thành của dendrite, từ đó tăng cường khả năng sạc nhanh và kéo dài tuổi thọ của pin lên đến hơn 300.000 km.
Kim và các đồng nghiệp đã phát triển một chất điện phân lỏng với cấu trúc hóa học đặc biệt, giúp các ion lắng đọng đều hơn trên bề mặt cực dương, ngăn chặn sự hình thành dendrite. Trong các thử nghiệm, pin có thể sạc từ 5% lên 70% chỉ trong 12 phút và duy trì tốc độ này qua 350 chu kỳ. Một phiên bản có dung lượng cao hơn thậm chí đạt 80% sạc sau 17 phút qua 180 chu kỳ sạc.
Giáo sư Kim cho biết, công nghệ mới này không chỉ vượt qua hạn chế về tốc độ sạc chậm của pin lithium-kim loại hiện tại mà còn duy trì mật độ năng lượng cao, giúp mở rộng quãng đường di chuyển và đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả khi sạc nhanh. Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục hoàn thiện thiết kế pin để tiến tới việc thương mại hóa sản phẩm trong tương lai gần.
An Khang (Theo Live Science, Interesting Engineering)
