Pin lithium-ion không nổi tiếng với tính linh hoạt hay độ bền chắc chắn, và nếu bạn không cẩn thận, những viên pin này có thể dẫn đến những tình huống nguy hiểm, độc hại và hỗn loạn. Tuy nhiên, khi công nghệ ngày càng len lỏi vào từng ngóc ngách của cuộc sống, rõ ràng chúng ta cần phải vượt qua những hạn chế về kỹ thuật vật lý này.
Trong suốt nhiều năm qua, các nhà khoa học đã nỗ lực tìm ra cách để chế tạo một loại pin có khả năng uốn cong, co giãn và thậm chí là chịu đựng những tổn thất nghiêm trọng. Mặc dù chưa đạt được mức độ mật độ năng lượng hay độ tin cậy như pin lithium-ion trong smartphone của bạn, nhưng các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đã đạt được những bước tiến đáng kể với nhiều giải pháp tiềm năng khác nhau. Mới đây, một nghiên cứu từ nhóm nhà khoa học do Đại học California, Berkeley dẫn đầu—được công bố trên tạp chí Science Advances—mô tả một trong những loại pin linh hoạt tốt nhất hiện có.
Yếu tố chính góp phần vào đột phá này chính là việc chế tạo một loại điện phân hydrogel ít nước kết hợp với muối lithium không chứa fluor. Việc này không hề đơn giản, vì đây không phải là những thành phần thường thấy trong các viên pin lithium-ion thông thường. Tuy nhiên, bằng cách lựa chọn này, nhóm nghiên cứu đã phát triển được một loại pin có khả năng duy trì ổn định ở điện áp cao mà không phụ thuộc vào các hợp chất độc hại chứa fluor. Tất nhiên, việc tạo ra một loại pin như vậy từ đầu không phải là điều dễ dàng.
“Nhiều vật liệu mà chúng tôi sử dụng không phải là tiêu chuẩn của các pin lithium-ion truyền thống,” Peisheng He, một nhà nghiên cứu tiến sĩ từ UC Berkeley và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Chúng tôi đã vượt qua những thách thức đó bằng cách học hỏi từ những thử nghiệm không thành công, xây dựng và cải tiến liên tục quy trình sản xuất và thử nghiệm.”
Vận hành ở điện áp cao hơn? Đúng vậy. Không độc hại? Cũng đúng. Nhưng lợi ích lớn nhất của loại pin này chính là tính linh hoạt chưa từng có. Các pin co giãn không phải là điều mới mẻ—thực tế, vào đầu tháng này, một nhóm tại Đại học Linköping ở Thụy Điển đã công bố một loại pin co giãn có kết cấu tương tự như kem đánh răng, có thể xử lý 0,9 volt và sạc lại khoảng 500 lần.
Tuy nhiên, loại pin mới này không chỉ có thể xử lý hơn gấp ba lần điện áp đó trong khi vẫn chống chịu được sự uốn cong, gập lại, kéo giãn và cả đập mạnh—nó còn có khả năng bị đâm nhiều lần và vẫn cung cấp điện. Để thử nghiệm sâu hơn, các nhà nghiên cứu đã cắt đôi viên pin hoàn toàn, và sau khi tự phục hồi, nó vẫn giữ được tới 90% công suất ban đầu.
Mặc dù đây là một cải tiến đáng kể so với các cố gắng trước đây—các phiên bản pin linh hoạt trước đó chỉ ổn định ở 1,23 volt—nhưng mật độ năng lượng của nó chỉ vào khoảng một phần mười so với pin lithium-ion truyền thống. Tuy nhiên, những cải tiến trong hóa học điện phân và cấu trúc điện cực trong tương lai có thể mang lại một cú đột phá lớn về năng lượng cho mọi thứ, từ robot mềm đến đồng hồ thông minh.
“Việc tích hợp pin của chúng tôi vào dây đeo của một chiếc đồng hồ thông minh có thể làm tăng gấp nhiều lần dung lượng pin của đồng hồ, đến mức có thể chỉ cần sạc lại một lần mỗi tuần hoặc lâu hơn,” Anju Toor, một đồng tác giả của nghiên cứu từ Georgia Institute of Technology, chia sẻ.
Nếu công nghệ là tương lai, thì các loại pin linh hoạt và tự phục hồi chắc chắn sẽ là nguồn năng lượng hỗ trợ cho tương lai đó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64579402/battery-self-healing/
Trong suốt nhiều năm qua, các nhà khoa học đã nỗ lực tìm ra cách để chế tạo một loại pin có khả năng uốn cong, co giãn và thậm chí là chịu đựng những tổn thất nghiêm trọng. Mặc dù chưa đạt được mức độ mật độ năng lượng hay độ tin cậy như pin lithium-ion trong smartphone của bạn, nhưng các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đã đạt được những bước tiến đáng kể với nhiều giải pháp tiềm năng khác nhau. Mới đây, một nghiên cứu từ nhóm nhà khoa học do Đại học California, Berkeley dẫn đầu—được công bố trên tạp chí Science Advances—mô tả một trong những loại pin linh hoạt tốt nhất hiện có.
Yếu tố chính góp phần vào đột phá này chính là việc chế tạo một loại điện phân hydrogel ít nước kết hợp với muối lithium không chứa fluor. Việc này không hề đơn giản, vì đây không phải là những thành phần thường thấy trong các viên pin lithium-ion thông thường. Tuy nhiên, bằng cách lựa chọn này, nhóm nghiên cứu đã phát triển được một loại pin có khả năng duy trì ổn định ở điện áp cao mà không phụ thuộc vào các hợp chất độc hại chứa fluor. Tất nhiên, việc tạo ra một loại pin như vậy từ đầu không phải là điều dễ dàng.
“Nhiều vật liệu mà chúng tôi sử dụng không phải là tiêu chuẩn của các pin lithium-ion truyền thống,” Peisheng He, một nhà nghiên cứu tiến sĩ từ UC Berkeley và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Chúng tôi đã vượt qua những thách thức đó bằng cách học hỏi từ những thử nghiệm không thành công, xây dựng và cải tiến liên tục quy trình sản xuất và thử nghiệm.”
Vận hành ở điện áp cao hơn? Đúng vậy. Không độc hại? Cũng đúng. Nhưng lợi ích lớn nhất của loại pin này chính là tính linh hoạt chưa từng có. Các pin co giãn không phải là điều mới mẻ—thực tế, vào đầu tháng này, một nhóm tại Đại học Linköping ở Thụy Điển đã công bố một loại pin co giãn có kết cấu tương tự như kem đánh răng, có thể xử lý 0,9 volt và sạc lại khoảng 500 lần.
Tuy nhiên, loại pin mới này không chỉ có thể xử lý hơn gấp ba lần điện áp đó trong khi vẫn chống chịu được sự uốn cong, gập lại, kéo giãn và cả đập mạnh—nó còn có khả năng bị đâm nhiều lần và vẫn cung cấp điện. Để thử nghiệm sâu hơn, các nhà nghiên cứu đã cắt đôi viên pin hoàn toàn, và sau khi tự phục hồi, nó vẫn giữ được tới 90% công suất ban đầu.
Mặc dù đây là một cải tiến đáng kể so với các cố gắng trước đây—các phiên bản pin linh hoạt trước đó chỉ ổn định ở 1,23 volt—nhưng mật độ năng lượng của nó chỉ vào khoảng một phần mười so với pin lithium-ion truyền thống. Tuy nhiên, những cải tiến trong hóa học điện phân và cấu trúc điện cực trong tương lai có thể mang lại một cú đột phá lớn về năng lượng cho mọi thứ, từ robot mềm đến đồng hồ thông minh.
“Việc tích hợp pin của chúng tôi vào dây đeo của một chiếc đồng hồ thông minh có thể làm tăng gấp nhiều lần dung lượng pin của đồng hồ, đến mức có thể chỉ cần sạc lại một lần mỗi tuần hoặc lâu hơn,” Anju Toor, một đồng tác giả của nghiên cứu từ Georgia Institute of Technology, chia sẻ.
Nếu công nghệ là tương lai, thì các loại pin linh hoạt và tự phục hồi chắc chắn sẽ là nguồn năng lượng hỗ trợ cho tương lai đó.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/green-tech/a64579402/battery-self-healing/
