• Thứ Tư, 17/09/2014 05:39 (GMT+7)

    Một góc nhìn khác về pin lithium-ion

    Bùi Lê Duy
    Lần đầu tiên các nhà khoa học xem xét pin hoạt động ở cấp độ phân tử và phản bác lại những suy nghĩ bấy lâu của chúng ta về cách sử dụng pin sao cho đúng.

    Pin dưới ống kính hiển vi khi sạc.
    Một nghiên cứu mới của đội ngũ các nhà khoa học tại California, Mỹ có thể thay đổi cách mà pin lithium-ion được sạc trong nhiều sản phẩm điện tử tiêu dùng và xe hơi chạy điện, giúp kéo dài hơn nữa thời gian dùng pin và sử dụng pin hiệu quả hơn.

    Công trình này mới được xuất bản trên tạp chí Nature Materials, phản bác lại lối suy nghĩ lâu nay cho rằng sạc lâu thì giúp pin kéo dài tuổi thọ và dùng lâu hơn, và nghiên cứu cũng chỉ ra sẽ có hại cho pin  nếu phải dùng nhiều năng lượng trong thời gian ngắn.

    Với cộng đồng khoa học thông thường thì chỉ nghiên cứu pin ở mức độ vi mô mà thôi, xét xem pin sẽ phản ứng như thế nào. Nhưng trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học tìm hiểu đến từng phân tử trong pin để định hình xem cách từng phân tử vận hành như thế nào.

    Đội ngũ nghiên cứu này thuộc viện khoa học Chất liệu và Năng lượng của đại học Stanford. Nhóm sử dụng bộ tăng tốc phân tử để theo dõi các mà từng phân tử riêng rẻ chuyển động như thế nào khi pin được sạc và được xả. Đây là lần đầu tiên mà việc nghiên cứu hoạt động của pin được theo dõi ở mức độ phân tử như vậy.

    Dòng điện chạy qua để mọi phân tử đều được sạc dần dần vẫn chưa đủ nói lên được rằng pin được sạc, mà thực sự là pin hấp thụ từng phân tử đơn lẻ hoặc từng nhóm phân tử theo một khoảng thời gian nhất định cho đến khi mỗi phân tử/nhóm phân tử được sạc, sau đó dòng điện mới dời sang nhóm khác. Pin được sạc hiệu quả theo từng phân tử như vậy thông qua một chuỗi dòng sạc rất nhanh. Điều này gây bất ngờ với các nhà khoa học bởi vì trước nay ai cũng nghĩ sạc nhanh là có hại cho pin, cho rằng sạc chậm là tốt vì giảm được nhiệt lượng và kéo dài tuổi thọ pin hơn. Và nghiên cứu mới này phản bác lại luận chứng ấy.

    Nhóm nghiên cứu cũng đang tìm cách giúp pin sạc nhanh hơn và xả nhanh hơn, trong khi vẫn giữ chất lượng tuổi thọ cho pin. Do vậy, có thể thấy phát hiện này rất có lợi cho nhiều ứng dụng, cụ thể nhất là xe hơi chạy điện vì xe cần sạc chỉ sau vài giờ chạy. Nếu giảm được thời gian sạc thì tài xế sẽ không phải đợi lâu trong các trạm sạc pin nếu đi chặng đường dài. Và với mạng lưới điện thì pin là giải pháp cấp điện dự phòng không bao giờ thừa.

    Nhưng đầu tiên, đội ngũ nghiên cứu này cần thí nghiệm nhiều hơn nữa, cụ thể là họ sẽ chạy các điện cực pin thông qua hàng ngàn vòng lặp sạc/xả để giả lập môi trường thực tế và đo đạc lại công suất pin. Nghiên cứu này cũng đã đến tai các nhà sản xuất hàng tiêu dùng và ngành công nghiệp ô tô.

    Hiện đội ngũ nghiên cứu này có thêm nhiều bên tham gia như viện công nghệ Massachusettes, phòng thí nghiệm quốc gia Sandia, viện nghiên cứu công nghệ Samsung và phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ Lawrence Berkeley.
     

    Nguồn: Computerworld