Ắt hẳn ai trong chúng ta cũng đã từng nghe đến pin lithium-ion, nhưng có lẽ không nhiều người biết rằng chúng không thực sự nổi tiếng với tính linh hoạt hay độ bền cao. Nếu bạn ép những viên pin này hoạt động quá mức, hậu quả có thể dẫn đến các sự cố nổ, chất độc hại và một mớ hỗn độn nghiêm trọng. Tuy nhiên, khi mà công nghệ ngày càng xâm nhập vào mọi ngóc ngách của cuộc sống, việc vượt qua những giới hạn vật lý này là điều cần thiết trong tương lai. Trong suốt nhiều năm qua, các nhà khoa học đã không ngừng tìm kiếm cách chế tạo pin có khả năng uốn nắn, kéo giãn và thậm chí chịu được hư hại nặng nề.
Mới đây, một nghiên cứu từ nhóm các nhà khoa học của Đại học California Berkeley đã được công bố trên tạp chí Science Advances, giới thiệu một loại pin linh hoạt có thể là bước đột phá lớn nhất hiện nay. Chìa khóa của sự phát triển này nằm ở việc tạo ra một loại điện phân hydrogel thiếu nước kết hợp với muối lithium không chứa fluor. Đây không phải là những thành phần thường thấy trong các pin lithium-ion truyền thống. Tuy nhiên, bằng cách chọn hướng đi này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được một viên pin ổn định ở điện áp cao mà không cần dựa vào các hợp chất fluor độc hại.
Việc phát triển một viên pin như vậy từ đầu không phải là điều dễ dàng. Peisheng He, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ từ UC Berkeley và là tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ rằng: “Nhiều vật liệu mà chúng tôi sử dụng không phải là tiêu chuẩn cho pin lithium-ion thông thường. Chúng tôi đã vượt qua những thách thức đó bằng cách học hỏi từ những thử nghiệm không thành công, xây dựng và không ngừng cải thiện quy trình chế tạo và thử nghiệm.”
Và điều đặc biệt hơn cả của viên pin này chính là tính linh hoạt chưa từng có. Pins có thể kéo giãn không phải là điều mới - thực tế, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Linköping ở Thụy Điển đã giới thiệu một viên pin kéo giãn có kết cấu tương tự như kem đánh răng, có thể chịu được 0,9 volt và sạc lại khoảng 500 lần. Tuy nhiên, viên pin mới này không chỉ có thể chịu hơn gấp ba lần điện áp đó mà còn sống sót qua những cú uốn cong, gập lại, kéo giãn và va đập mạnh - thậm chí nó có thể bị đâm liên tục mà vẫn cung cấp nguồn điện. Để chứng minh điều này, các nhà nghiên cứu đã cắt viên pin hoàn toàn làm đôi, và sau khi tự hồi phục, nó vẫn giữ được tới 90% công suất ban đầu.
Mặc dù đây là một bước tiến nổi bật so với những nỗ lực trước đó - các phiên bản pin linh hoạt trước đó chỉ ổn định ở 1,23 volt - nhưng mật độ năng lượng của nó chỉ đạt khoảng một phần mười so với pin lithium-ion truyền thống. Tuy nhiên, các cải tiến trong hóa học điện phân và cấu trúc điện cực có thể mang lại một cú sốc lớn về năng lượng cho mọi thứ từ robot mềm cho đến đồng hồ thông minh. Anju Toor, một đồng tác giả của nghiên cứu từ Georgia Institute of Technology, cho biết: “Việc tích hợp pin của chúng tôi vào vòng đeo tay của một chiếc đồng hồ thông minh có thể nhân đôi dung lượng pin của đồng hồ, đến mức người dùng có thể chỉ cần sạc một lần một tuần hoặc lâu hơn.”
Nếu công nghệ chính là tương lai, thì chắc chắn những viên pin linh hoạt và tự phục hồi này sẽ là nguồn năng lượng tích cực cho tương lai ấy.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a65025437/detect-toxins-mccps/
Mới đây, một nghiên cứu từ nhóm các nhà khoa học của Đại học California Berkeley đã được công bố trên tạp chí Science Advances, giới thiệu một loại pin linh hoạt có thể là bước đột phá lớn nhất hiện nay. Chìa khóa của sự phát triển này nằm ở việc tạo ra một loại điện phân hydrogel thiếu nước kết hợp với muối lithium không chứa fluor. Đây không phải là những thành phần thường thấy trong các pin lithium-ion truyền thống. Tuy nhiên, bằng cách chọn hướng đi này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được một viên pin ổn định ở điện áp cao mà không cần dựa vào các hợp chất fluor độc hại.
Việc phát triển một viên pin như vậy từ đầu không phải là điều dễ dàng. Peisheng He, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ từ UC Berkeley và là tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ rằng: “Nhiều vật liệu mà chúng tôi sử dụng không phải là tiêu chuẩn cho pin lithium-ion thông thường. Chúng tôi đã vượt qua những thách thức đó bằng cách học hỏi từ những thử nghiệm không thành công, xây dựng và không ngừng cải thiện quy trình chế tạo và thử nghiệm.”
Và điều đặc biệt hơn cả của viên pin này chính là tính linh hoạt chưa từng có. Pins có thể kéo giãn không phải là điều mới - thực tế, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Linköping ở Thụy Điển đã giới thiệu một viên pin kéo giãn có kết cấu tương tự như kem đánh răng, có thể chịu được 0,9 volt và sạc lại khoảng 500 lần. Tuy nhiên, viên pin mới này không chỉ có thể chịu hơn gấp ba lần điện áp đó mà còn sống sót qua những cú uốn cong, gập lại, kéo giãn và va đập mạnh - thậm chí nó có thể bị đâm liên tục mà vẫn cung cấp nguồn điện. Để chứng minh điều này, các nhà nghiên cứu đã cắt viên pin hoàn toàn làm đôi, và sau khi tự hồi phục, nó vẫn giữ được tới 90% công suất ban đầu.
Mặc dù đây là một bước tiến nổi bật so với những nỗ lực trước đó - các phiên bản pin linh hoạt trước đó chỉ ổn định ở 1,23 volt - nhưng mật độ năng lượng của nó chỉ đạt khoảng một phần mười so với pin lithium-ion truyền thống. Tuy nhiên, các cải tiến trong hóa học điện phân và cấu trúc điện cực có thể mang lại một cú sốc lớn về năng lượng cho mọi thứ từ robot mềm cho đến đồng hồ thông minh. Anju Toor, một đồng tác giả của nghiên cứu từ Georgia Institute of Technology, cho biết: “Việc tích hợp pin của chúng tôi vào vòng đeo tay của một chiếc đồng hồ thông minh có thể nhân đôi dung lượng pin của đồng hồ, đến mức người dùng có thể chỉ cần sạc một lần một tuần hoặc lâu hơn.”
Nếu công nghệ chính là tương lai, thì chắc chắn những viên pin linh hoạt và tự phục hồi này sẽ là nguồn năng lượng tích cực cho tương lai ấy.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/health/a65025437/detect-toxins-mccps/
