Điện cực “tự chữa lành” giúp kéo dài tuổi thọ pin
Các nhà nghiên cứu của trường đại học Stanford (Mỹ) vừa chế tạo ra điện cực đầu tiên trên thế giới có khả năng “tự chữa lành”. Thành công này hứa hẹn hướng chế tạo thế hệ pin lithium ion mới có tuổi thọ dài hơn cho xe hơi điện, điện thoại di động và nhiều thiết bị khác.
Bí mật của điện cực “tự chữa lành” nằm ở lớp polymer phủ bên ngoài điện cực. Polymer có khả tự động hàn gắn những vết nứt nhỏ xuất hiện ở điện cực trong quá trình hoạt động của pin và làm giảm tuổi thọ pin. Quá trình hàn gắn này chỉ mất vài giờ.
Trưởng nhóm nghiên cứu, giáo sư Zhenan Bao cho biết: “Chúng tôi phát hiện ra nếu phủ lớp polymer bên ngoài điện cực silicon thì điện cực sẽ có tuổi thọ dài hơn gấp 10 lần so với điện cực không phủ polymer”.
Điện cực đã được phủ lớp polymer có thể hoạt động hiệu quả trong phạm vi 100 lần sạc điện – phóng điện mà không mất đáng kể khả năng lưu giữ điện năng. Tuy con số 100 này còn cách xa so với mục tiêu 500 lần đối với điện thoại di động và 3.000 lần đối với xe điện nhưng kết quả đạt được vẫn đáng khích lệ.
Hiện nay, các nhà khoa học trên thế giới vẫn đang tìm cách lưu giữ điện năng nhiều hơn ở cực âm của pin lithium ion để pin hoạt động hiệu quả hơn đồng thời giảm trọng lượng của pin. Một trong những vật liệu làm điện cực hứa hẹn nhất là silicon. Vật liệu này có khả năng hấp thụ cao lithium ion phát ra từ pin trong quá trình sạc điện và phóng thích lithium ion khi pin hoạt động.
Tuy nhiên, khả năng hấp thụ cao lithium ion cũng có mặt trái: cực silicon sẽ phồng to hơn gấp 3 lần so với kích cỡ thông thường và co lại mỗi lần pin sạc và phóng điện. Vì vậy, silicon sẽ nhanh chóng bị nứt gãy, làm giảm hiệu suất hoạt động của pin.
Điện cực “tự chữa lành” làm từ hạt silicon siêu nhỏ đang được dùng phổ biến trong công nghệ bán dẫn và pin mặt trời.
Tố Uyên (Theo e! Science News)