SOHA NEWS
Pin Li -ion là một phần quan trọng của cuộc cách mạng kỹ thuật số, không chỉ được sử dụng phổ biến trong các thiết bị di động mà ngay cả các phương tiện vận chuyển như xe chạy điện, tablet, laptop, ôtô điện, máy bay và cả thuốc lá điện tử cũng có mặt loại pin này.
Vậy tại sao pin Li - ion lại được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi như vậy?
Lý do chính cho khiến pin Li - ion vượt trội hơn các loại pin điện thoại khác là mật độ tập trung năng lượng cực cao của nó. Chỉ một thỏi pin nhỏ lại chứa rất nhiều năng lượng. Do đó không chiếm nhiều diện tích trong các thiết bị.
Lý do thứ hai là loại pin này có thời gian sạc tốt hơn (nhanh hơn) cũng như chu kỳ sạc xả nhiều hơn nên tuổi thọ được kéo dài hơn.
Tại sao pin Li - ion lại dễ phát nổ?
Pin Li -ion cũng rất dễ phát nổ. Ảnh thegioididong.com.
Đây có thể nói là điểm yếu "chết người" của loại pin này vì tính chất dễ cháy nổ tới từ chính bên trong, đề giúp các phân tử lithium-ion di chuyển dễ dàng hơn giữa hai điện cực, các hợp chất dễ cháy và bay hơi đã được nén lại.
Bên cạnh tác dụng làm pin sạc nhanh thì mặt trái của nó là làm cho pin có thể phát nổ khi gặp phải nhiệt độ cao (khi sạc pin hay có tác động của nhiệt độ bên ngoài môi trường).
Có rất nhiều nguyên nhân dẫn tới sự phát nổ của pin như nạp quá tải, đoản mạch, bị quá nhiệt, phá hủy vật lý (như dùng vật nhọn để mở pin) hay pin bị lỗi...
Nhưng bên cạnh những lý do mà có thể xảy ra ở bất cứ loại pin nào như trên thì các nhà nghiên cứu của American Chemical Society and PBS Digital Studios còn phát hiện một lý do hóa học phía sau hiện tượng này.
Một cục pin Li - ion sẽ gồm dung môi (giúp các electron có thể di chuyển giữa hai điện cực, trong đó có hai cực là cực âm cathode làm bằng oxit kim loại (như coban, mangan...). Cùng với cực dương anode làm từ than chì, bên trong có ion lithium và muối lithium chứa trong hỗn hợp ankyl carbonat (đóng vai trò là chất điện phân).
Sự kết hợp của 4 thành phần trên sẽ tạo nên dòng điện cho thiết bị, nhưng mặt khác cũng tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ do lithium là một kim loại kiềm (nghĩa là có hoạt động hóa học mạnh) trong khi chất điện phân lại là dimethyl carbonate (dễ cháy).
Quá trình hoạt động của pin giữa lithium và chất điện phân sẽ xảy ra các phản ứng hóa học khi các oxit coban lithium giải phóng oxy tạo điều kiện phản ứng với ankyl carbonat trong chất điện phân rồi tỏa nhiệt (thermal runaway) khiến pin bị nóng lên khi sạc hay khi sử dụng.
Vì nếu phát nổ sẽ giải phóng năng lượng nhiều hơn các loại pin khác rất nhiều, tiến sĩ Billy Wu giảng viên tại trường Imperial College London cho biết: "Khi có nhiều năng lượng được tích lũy trong một viên pin nhỏ thì nguy hiểm càng gia tăng khi phát nổ".
Tương lai cho loại pin điện thoại an toàn hơn...
Có một bài toán cực kỳ nan giải với các nhà công nghệ đó là nếu tốc độ xử lý tăng gấp đôi sau 18 tháng thì dung lượng của pin lại mất nhiều thời gian hơn (gần 10 năm) để có thể đạt được như vậy. Sự phát triển không đồng đều đã tạo ra khoảng cách chênh lệch đáng sợ.
Hơn nữa, các loại pin đáp ứng được dung lượng cao như Li - ion lại dễ gây cháy nổ khi bị quá tải, để giải quyết bài toán này thì sự ra đời những loại pin mới an toàn hơn chính là con đường duy nhất mà các nhà phát minh công nghệ có thể đi theo.
Các loại pin hóa học ưu việt hơn như pin lithium-sulpur và lithium-silicon nhằm thay thế pin lithium đang là hướng đi mà nhiều công ty công nghệ như Samsung đang hướng tới.
Tiến sĩ John Goodeneough. Ảnh nguồn: CleanTechnica.
Ngoài ra, chính "cha đẻ" của pin Li - ion là tiến sĩ John Goodeneough (hợp tác với nhà nghiên cứu Maria Helena Braga thuộc trường Kỹ thuật Cockrell, Mỹ) cũng đã tạo ra một loại pin an toàn hơn "đứa con" trước rất nhiều mà không dùng lithium.
Không chỉ an toàn hơn mà loại pin này tuy có cùng kích thước, trọng lượng với pin Li - ion nhưng lại có năng lượng cao gấp 3 lần. Bên cạnh việc loại bỏ lithium để thay bằng natri, dung môi lỏng cũng được thay thế bởi chất rắn nên an toàn hơn rất nhiều.
Bài viết được dịch từ các nguồn: Dailymail.co.uk, News.utexas.edu, Nano.edu.vn