Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại pin lithium-ion siêu nhỏ, làm từ gốm và có khả năng chịu được nhiệt độ cực cao.
Không giống như các loại pin lithium-ion truyền thống dễ cháy, loại pin thể rắn có thể sạc lại này hoạt động ổn định ở nhiệt độ lên đến 150 độ C và chịu được các cú sốc nhiệt ngắn hạn lên đến 300 độ C mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
Nhóm nghiên cứu do Đại học Thanh Hoa dẫn đầu cho biết kích thước nhỏ, mật độ năng lượng cao và độ an toàn của pin gốm toàn phần có thể giúp nó tương thích với các công nghệ thế hệ tiếp theo.
Pin lithium-ion truyền thống, sử dụng chất điện phân lỏng làm môi trường cho các ion lithium di chuyển để tạo ra dòng điện, đã trở thành công nghệ pin mặc định nhờ mật độ năng lượng cao.
Nhóm nghiên cứu cho biết, khi các thiết bị thu nhỏ như cảm biến thông minh và thiết bị điện tử đeo được ngày càng phổ biến, chúng cần các nguồn năng lượng nhỏ gọn, an toàn, có mật độ năng lượng cao và tương thích với môi trường khắc nghiệt.
"Pin lithium-ion truyền thống còn nhiều thiếu sót về độ an toàn và khả năng chịu nhiệt," nhóm nghiên cứu cho biết.
Một trong những mối lo ngại lớn nhất là tính dễ cháy, vì tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc hư hỏng vật lý như bị thủng có thể khiến các chất điện phân dễ bay hơi bắt lửa hoặc phát nổ. Pin lithium thể rắn, sử dụng môi trường dẫn điện rắn thay vì chất điện phân lỏng, đã thu hút sự chú ý đáng kể nhờ đặc tính an toàn vượt trội và không dễ cháy.
Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất một loại pin lithium-ion siêu nhỏ hoàn toàn bằng gốm, nhiều lớp, không có cực dương, được tạo ra bằng một quy trình giúp tăng cường sự tiếp xúc giữa các lớp để cải thiện hiệu suất.
Quy trình này cho phép tạo ra một loại pin có thể xếp chồng lên nhau, dễ dàng điều chỉnh kích thước cho các ứng dụng khác nhau, thể hiện hiệu suất và độ ổn định tốt trong phạm vi nhiệt độ từ 0 đến 150 độ C. Pin thậm chí vẫn hoạt động bình thường sau khi chịu sốc nhiệt ở nhiệt độ 300 độ C trong 20 giây.
Các loại pin lithium-ion truyền thống thường hoạt động an toàn trong phạm vi nhiệt độ từ khoảng -20 đến 60 độ C, mặc dù một số cải tiến về pin đã mở rộng phạm vi này.
Không giống như nhiều loại pin khác đòi hỏi môi trường sản xuất chuyên biệt và được kiểm soát chặt chẽ, pin mới của nhóm nghiên cứu có thể được sản xuất trong không khí bình thường. Điều này giảm đáng kể chi phí sản xuất và mang lại sự tiện lợi đáng kể trong thực tế.
"Pin hoàn toàn không bắt lửa và duy trì được cấu trúc nguyên vẹn ngay cả khi bị đốt cháy bên ngoài liên tục, đồng thời có độ ổn định nhiệt tuyệt vời trong không khí, vượt trội hơn hẳn so với các loại pin sử dụng chất điện phân lỏng, polyme hoặc hỗn hợp về mặt an toàn".
Các nhà nghiên cứu cho biết loại pin này có "tiềm năng đáng kể để đẩy nhanh quá trình thương mại hóa" và thể hiện "tiềm năng mạnh mẽ" để sử dụng trong các thiết bị điện tử thu nhỏ, thiết bị đeo và thiết bị tích hợp.
Theo SCMP
Thêm SOHA trên Google
