Công nghệ 'tiêm pin' mới giúp smartphone và xe điện bền gấp 6 lần

(PLVN) - Một nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển thành công công nghệ sửa chữa pin lithium-ion, giúp kéo dài tuổi thọ của chúng hơn 6 lần so với hiện tại.

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ này có tiềm năng thương mại hóa sớm nhờ chi phí thấp và thân thiện với môi trường.

Pin lithium-ion là thành phần cốt lõi trong nhiều thiết bị công nghệ hiện đại, từ smartphone đến xe điện (EVs). Tuy nhiên, theo thời gian, pin dần mất hiệu suất, đặc biệt trong điều kiện thời tiết lạnh. Nhóm nghiên cứu cho biết, họ có thể giải quyết vấn đề này bằng cách tiêm một dung dịch đặc biệt vào bên trong để tái tạo lại những viên pin đã bị "suy yếu".

Hiện nay, pin lithium-ion hoạt động nhờ sự di chuyển của ion lithium giữa cực dương và cực âm thông qua chất điện phân. Khi pin được sạc, ion lithium di chuyển về cực âm, và khi xả, chúng quay trở lại cực dương để tạo ra điện năng.

Tuy nhiên, sau một số chu kỳ sạc-xả nhất định, lượng ion lithium bị suy giảm khiến pin mất khả năng hoạt động, mặc dù các thành phần khác vẫn còn trong tình trạng tốt. Ví dụ, pin xe điện hiện nay thường có tuổi thọ khoảng 1.500 chu kỳ sạc, nhưng sau đó buộc phải thay thế do mất năng lượng.

Dựa trên hiểu biết này, hai nhà nghiên cứu chính Gao Yue và Peng Huisheng thuộc Đại học Fudan đã đặt câu hỏi: Liệu có thể khôi phục tuổi thọ pin bằng cách bổ sung lại lượng ion lithium đã mất?

Để thực hiện điều này, họ phải phá vỡ các nguyên tắc thiết kế pin truyền thống và phát triển một phân tử vận chuyển lithium, có thể tiêm vào pin để kiểm soát và bổ sung lượng ion lithium bị hao hụt.

Tuy nhiên, phân tử vận chuyển này cần đáp ứng nhiều tiêu chí khắt khe, như khả năng hòa tan tốt trong chất điện phân, không gây ảnh hưởng đến môi trường hóa học bên trong pin, đồng thời tương thích với nhiều loại pin khác nhau. Sau bốn năm nghiên cứu, nhóm đã tìm ra ứng viên lý tưởng: trifluoromethylsulfonate lithium.

Trong một thử nghiệm với pin lithium iron phosphate (một loại pin được sử dụng phổ biến trên xe điện), công nghệ tiêm mới giúp pin giữ nguyên trạng thái ban đầu sau 12.000 chu kỳ sạc, trong khi thông thường pin chỉ có tuổi thọ khoảng 2.000 chu kỳ.

Nhà nghiên cứu Gao Yue chia sẻ trên Đài Truyền hình Trung ương Trung Quốc (CCTV): "Viên pin chỉ mất 4% hiệu suất sau 11.818 chu kỳ sạc. Nếu áp dụng trên một chiếc xe điện sạc hai lần mỗi ngày, điều này có nghĩa là pin có thể tồn tại tới 18 năm. Trong khi đó, pin xe điện hiện nay thường mất đến 30% hiệu suất chỉ sau 2,7 năm với cùng tần suất sạc".

Ngoài việc giúp kéo dài tuổi thọ pin, công nghệ này còn mở ra hướng đi cho thế hệ pin xanh thân thiện với môi trường, không còn phụ thuộc quá nhiều vào nguồn lithium trong vật liệu chế tạo. Điều này có thể dẫn đến sự phát triển của những công nghệ pin mới bền vững hơn, góp phần giảm ô nhiễm môi trường.

Theo thông tin từ Đại học Fudan, công nghệ này không chỉ hiệu quả cao mà còn cực kỳ tiết kiệm chi phí, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xe điện, lưu trữ năng lượng và các thiết bị điện tử.

Nhóm nghiên cứu hiện đang mở rộng quy mô sản xuất phân tử vận chuyển lithium và hợp tác với nhiều tập đoàn pin hàng đầu thế giới để đẩy nhanh quá trình thương mại hóa.