Công nghệ mới có thể làm giảm cháy nổ pin

Phương pháp đổi mới được mô tả trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature, ngăn chặn sự phát triển của sợi nhánh lithium, làm hỏng các cấu trúc dạng nhánh phát triển bên trong pin lithium "toàn thể rắn" được mô tả, ngăn cản các công ty thương mại hóa rộng rãi công nghệ trạng thái rắn đầy hứa hẹn.

Nhưng thiết kế mới dành cho "lớp xen kẽ" pin này do Giáo sư Chunsheng Wang thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học Phân tử đứng đầu, đã ngăn chặn sự hình thành dendrite và có thể mở ra cơ hội sản xuất pin ở trạng thái rắn cho xe điện.

Ít nhất 750.000 xe điện đã đăng ký ở Mỹ chạy bằng pin lithium-ion, phổ biến vì khả năng lưu trữ năng lượng cao nhưng chứa thành phần điện phân lỏng dễ cháy, sẽ cháy khi quá nóng.

Mặc dù không có cơ quan chính phủ nào theo dõi các vụ cháy xe theo loại ô tô và các vụ cháy ắc quy ô tô điện dường như tương đối hiếm nhưng chúng gây ra những rủi ro cụ thể; Ủy ban An toàn Giao thông Vận tải Quốc gia báo cáo rằng những người ứng phó đầu tiên dễ gặp rủi ro về an toàn, bao gồm điện giật và tiếp xúc với khí độc phát ra từ pin bị hỏng hoặc cháy.

Wang lưu ý rằng pin toàn thể rắn có thể tạo ra những chiếc ô tô an toàn hơn so với các mẫu xe điện hoặc động cơ đốt trong hiện tại, nhưng việc tạo ra một chiến lược để khắc phục những hạn chế là rất tốn công sức.

Khi những loại pin này được vận hành ở công suất và tốc độ sạc-xả cao mà xe điện yêu cầu, các sợi nhánh lithium sẽ phát triển về phía cực âm, gây ra đoản mạch và giảm công suất.

Ông Wang và Phó tiến sĩ Hongli Wan bắt đầu phát triển lý thuyết về sự hình thành sự tăng trưởng dendrite lithium vào năm 2021, các nhà nghiên cứu cho biết đây vẫn là một vấn đề tranh luận khoa học.

"Sau khi tìm ra phần đó, chúng tôi đã đề xuất ý tưởng thiết kế lại các lớp xen kẽ để ngăn chặn sự phát triển của dendrite lithium một cách hiệu quả", ông Wang cho biết.

Giải pháp của họ là duy nhất nhờ sự ổn định các bề mặt tiếp xúc của pin giữa chất điện phân rắn và cực dương (nơi các electron từ mạch điện đi vào pin) và chất điện phân và cực âm (nơi năng lượng thoát ra khỏi pin). Cấu trúc pin mới bổ sung thêm lớp xen kẽ giàu flo giúp ổn định phía cực âm, cũng như sửa đổi lớp xen kẽ của cực dương bằng magie và bismuth – ngăn chặn dendrite lithium.

"Pin thể rắn là thế hệ tiếp theo vì chúng có thể đạt được năng lượng cao và an toàn. Trong các loại pin hiện tại, nếu bạn đạt được mức năng lượng cao, bạn sẽ phải hy sinh sự an toàn", ông Wang nói.

Các nhà nghiên cứu có những thách thức khác cần giải quyết trước khi công nghệ trạng thái rắn đưa vào thị trường.

Để thương mại hóa pin thể rắn, các chuyên gia sẽ phải thu nhỏ lớp điện phân rắn để đạt được độ dày tương tự như chất điện phân của pin lithium-ion, giúp cải thiện mật độ năng lượng – hay lượng điện mà pin có thể lưu trữ.

Nhóm nghiên cứu cho biết chi phí cao của vật liệu cơ bản là một thách thức khác.

Nhằm mục đích đưa loại pin mới ra thị trường vào năm 2026, nhà sản xuất pin tiên tiến Solid Power có kế hoạch bắt đầu thử nghiệm công nghệ mới để đánh giá tiềm năng thương mại hóa của nó. Các nhà nghiên cứu cho biết việc tiếp tục nghiên cứu nhằm mục đích tăng thêm mật độ năng lượng.

Trạng thái rắn lithium rất có thể là bước tiếp theo trong việc cải tiến pin. Nghiên cứu này đã được tiến hành thử nghiệm nguyên mẫu, một dấu hiệu xác định đang được tiến hành. Có thể sắp có công nghệ pin lithium thể rắn. Rất có thể là trong điện thoại di động hoặc các thiết bị cá nhân khác. Điều đó sẽ tạo nên một nền tảng chứng minh thị trường đại chúng tốt.

Tiếp theo có thể là pin kim loại lithium trạng thái rắn. Tiến độ có thể tăng tốc hoặc chậm lại do thị trường có thể thu hẹp do các vấn đề về sản xuất điện và công suất lưới điện mà người tiêu dùng đã nhận ra là những vấn đề nghiêm trọng trên thị trường xe điện.

Nhưng không có nghĩa là doanh số bán thiết bị cá nhân giảm xuống. Và có rất nhiều ý tưởng về các sản phẩm mới có thể ra mắt với sự gia tăng công suất điện và độ an toàn. Xe điện có thể gặp vấn đề về hoàn cảnh thị trường nhưng dù sao thì nhu cầu về pin vẫn sẽ tăng.

Chia sẻ Chia sẻ

Chia sẻ

Lưu tin