Thiết kế mô phỏng của loại pin lithium mới. (Ảnh: Dân trí)
Loại pin này được các nhà nghiên cứu đến từ Đại học bang Pennsylvania tuyên bố trên tạp chí Joule mới đây.
Thực tế các nhà khoa học đã nhận ra nhu cầu thiết kế pin xe điện có khả năng sạc cực nhanh để đáp ứng nhu cầu của người lái xe là vô cùng cần thiết. Tuy nhiên, tốc độ sạc nhanh như vậy sẽ đòi hỏi pin phải nhanh chóng tiêu thụ 400 kilowatt năng lượng, một kỳ tích mà các phương tiện hiện tại không thể thực hiện được vì nó có nguy cơ mạ lithium (sự hình thành của lithium kim loại xung quanh cực dương), sẽ làm giảm nghiêm trọng tuổi thọ pin.
Trong khi pin lithium thông thường được sạc và xả ở cùng nhiệt độ, các nhà nghiên cứu nhận thấy họ có thể tránh được vấn đề mạ lithium nhờ phương án sạc pin ở nhiệt độ cao 60 độ C trong vài phút, sau đó xả ở nhiệt độ thấp hơn.
"Ngoài việc sạc nhanh, thiết kế này cho phép chúng tôi giới hạn thời gian tiếp xúc của pin với nhiệt độ sạc cao, do đó tạo ra tuổi thọ rất dài. Điều quan trọng là nhận ra sự gia nhiệt nhanh chóng, nếu không pin sẽ ở nhiệt độ cao quá lâu sẽ gây ra sự xuống cấp nghiêm trọng", Chao-Yang Wang, nhà nghiên cứu- kỹ sư cơ khí tại Đại học bang Pennsylvania nói.
Để rút ngắn thời gian liên quan đến nhiệt và làm nóng toàn bộ pin ở nhiệt độ đồng đều, Wang và các đồng nghiệp đã trang bị một thiết kế pin lithium ion với cấu trúc niken tự làm nóng trước trong vòng chưa đầy ba mươi giây.
Các nhà nghiên cứu tiết lộ đã sạc ba túi than chì được thiết kế cho xe điện hybrid ở 40, 49 và 60 độ C, cũng như điều khiển ở 20 độ C, sử dụng các cách làm mát khác nhau để duy trì nhiệt độ sạc không đổi. Để chắc chắn hiện tượng mạ lithium không xảy ra, sau đó họ đã xả hoàn toàn và bắt đầu phân tích.
"Trước đây, mọi người đều tin rằng pin lithium ion nên tránh hoạt động ở nhiệt độ cao do lo ngại phản ứng phụ tăng tốc. Nhưng nghiên cứu này cho thấy lợi ích của việc mạ lithium giảm nhẹ ở nhiệt độ cao với thời gian phơi nhiễm hạn chế vượt xa tác động tiêu cực liên quan đến các phản ứng phụ trầm trọng hơn", Wang nhấn mạnh.
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng công nghệ này hoàn toàn có thể mở rộng được và nó thực sự làm giảm chi phí sản xuất trong tương lai.
Chưa dừng lại ở đó, nhóm của Wang hiện đang lên kế hoạch đưa thiết kế của họ tiến thêm một bước nữa: "Chúng tôi đang làm việc để sạc pin xe điện chỉ trong năm phút mà không làm hỏng nó. Điều này sẽ đòi hỏi các chất điện phân và vật liệu hoạt động rất ổn định bên cạnh cấu trúc mới mà chúng tôi đã phát minh ra".
* Mời quý độc giả theo dõi các chương trình đã phát sóng của Đài Truyền hình Việt Nam trên TV Online!