Trong thời đại mà nhu cầu lưu trữ năng lượng hiệu quả và bền vững đang lên đến đỉnh điểm, một bước phát triển mang tính đột phá của Trường Khoa học Ứng dụng và Kỹ thuật thuộc Đại học Harvard đã thiết lập một chuẩn mực mới trong lĩnh vực công nghệ pin. Các nhà nghiên cứu đã công bố một loại pin kim loại lithium mới có khả năng chịu được ít nhất 6.000 chu kỳ sạc và xả và có khả năng sạc đầy chỉ trong vòng vài phút. Tiến bộ mang tính cách mạng này không chỉ hứa hẹn sẽ thay đổi cách chúng ta sử dụng pin mà còn mở đường cho những ứng dụng thực tế hơn trong các ngành công nghiệp như xe điện.
Cốt lõi của nghiên cứu này nằm ở việc chế tạo pin thể rắn sử dụng cực dương kim loại lithium, một phương pháp mang lại những hiểu biết mới về vật liệu cho pin có khả năng mang tính cách mạng. Nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí “Nature Materials” nêu bật những bước tiến đáng kể đạt được trong việc tìm hiểu và sử dụng cực dương kim loại lithium. Xin Li, tác giả của bài báo, nhận xét: “Pin anode kim loại lithium được coi là chén thánh của pin. Chúng có công suất gấp 10 lần so với cực dương than chì thương mại, có khả năng tăng phạm vi lái xe của xe điện một cách đáng kể. Nghiên cứu của chúng tôi đánh dấu một bước quan trọng hướng tới pin thể rắn thực tế hơn trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại.”
Một trong những thách thức lớn nhất trong việc thiết kế các loại pin này là sự hình thành các sợi nhánh trên bề mặt cực dương. Những cấu trúc giống như rễ cây này phát triển trong chất điện phân, xuyên qua hàng rào ngăn cách cực dương và cực âm, dẫn đến đoản mạch pin và thậm chí cháy. Vào năm 2021, Li và nhóm của ông đã giải quyết vấn đề này bằng cách thiết kế một loại pin nhiều lớp, xen kẽ các vật liệu khác nhau có độ ổn định khác nhau giữa cực dương và cực âm. Thiết kế đa lớp, đa vật liệu này không chặn hoàn toàn các sợi nhánh lithium nhưng kiểm soát và ngăn chặn sự xâm nhập của chúng.
Trong nghiên cứu mới nhất của mình, nhóm nghiên cứu đã có những bước tiến xa hơn bằng cách kết hợp các hạt silicon có kích thước micromet vào cực dương. Cách tiếp cận này làm giảm phản ứng kết dính và thúc đẩy quá trình mạ điện đồng đều của kim loại lithium dày, ngăn chặn hiệu quả sự hình thành dendrite. Hơn nữa, quá trình mạ và tước điện có thể diễn ra nhanh chóng trên các bề mặt phẳng, cho phép sạc đầy pin chỉ trong 10 phút.
Giai đoạn thử nghiệm chứng kiến việc tạo ra một loại pin dạng túi có kích thước bằng một con tem bưu chính, lớn hơn 10 đến 20 lần so với hầu hết các loại pin đồng xu được sản xuất trong phòng thí nghiệm của trường đại học. Điều đáng chú ý là loại pin này vẫn duy trì được 80% công suất ngay cả sau 6.000 chu kỳ, vượt trội so với các loại pin dạng túi khác hiện có trên thị trường.
Sự đổi mới này của Harvard không chỉ là một thành tích học tập; nó biểu thị một bước tiến lớn trong công nghệ pin. Với công suất, độ an toàn và hiệu quả được nâng cao, pin lithium kim loại do Li và nhóm của ông phát triển có tiềm năng cách mạng hóa việc lưu trữ và sử dụng năng lượng, đặc biệt là trong xe điện, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong hành trình của chúng tôi hướng tới một môi trường bền vững và tiết kiệm năng lượng hơn. tương lai.
Thời gian đăng: Jan-12-2024
