Các nhà khoa học tại Đại học Hanyang ở Seoul đã phát triển một phương pháp mới để tăng hiệu suất và độ bền của pin được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử và phương tiện giao thông. Kỹ thuật của họ bao gồm rửa và phủ cực âm của pin bằng một dung dịch đặc biệt.
Pin cần thiết để cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị và máy móc hiện đại, từ điện thoại thông minh và máy tính xách tay đến ô tô điện và robot. Tuy nhiên, một trong những thách thức chính mà các nhà phát triển pin phải đối mặt là tăng mật độ năng lượng và độ bền của pin, đặc biệt là những pin sử dụng vật liệu niken cao (Ni) làm cực âm.
Cực âm niken cao có nhiều ưu điểm như công suất cao và giá thành thấp. Tuy nhiên, chúng cũng có một nhược điểm đáng kể - xu hướng xuống cấp nhanh chóng do khả năng phản ứng cao khi tương tác với môi trường. Điều này dẫn đến sự hình thành các hợp chất lithium không mong muốn trên bề mặt cực âm và các phản ứng phụ có hại với chất điện phân - chất lỏng vận chuyển điện tích bên trong pin.
Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học đã phát triển một giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả: rửa cực âm bằng nước có chứa ion coban (Co) hòa tan. Quá trình này loại bỏ lượng lithium dư thừa khỏi bề mặt cực âm và tạo ra một lớp mỏng, đồng nhất, giàu coban, hoạt động như một lá chắn bảo vệ. Lớp này ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của cực âm với chất điện phân, do đó làm giảm khả năng xuống cấp thêm.
Các nhà khoa học cũng bổ sung thêm lớp phủ florua vào cực âm đã rửa, giúp tăng thêm độ ổn định và an toàn cho pin. Lớp phủ fluoride ngăn muối điện phân bị phá vỡ và hình thành bọt khí, có thể khiến pin bị phồng lên và thậm chí phát nổ.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm kỹ thuật rửa và phủ của họ trên một số cực âm có hàm lượng niken cao, cải thiện đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của chúng. Các cực âm đã qua xử lý vẫn giữ được hơn 90% công suất ban đầu sau 500 chu kỳ, so với mức dưới 80% của các cực âm chưa được xử lý. Chúng cũng cho thấy mật độ năng lượng cao hơn và ít hình thành khí hơn so với cực âm thông thường.
Các nhà khoa học hy vọng rằng kỹ thuật của họ sẽ mở đường cho việc phát triển các loại pin hiệu quả và đáng tin cậy hơn cho nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là cho xe điện và các thiết bị điện tử cỡ lớn. Họ cũng hy vọng kết quả của mình sẽ truyền cảm hứng cho các nhà khoa học khác tìm ra những phương pháp mới để cải thiện độ ổn định và độ bền của cực âm được làm giàu niken.
Đọc thêm: