Giải pháp mới giúp pin xe điện chạy xa gấp 3, hết lo cháy nổ.

2 giờ trướcBài gốc

Các nhà khoa học Hàn Quốc vừa công bố giải pháp đột phá thay thế chất lỏng trong pin bằng một loại chất điện phân dạng gel đặc biệt, gọi là 'Trick Tech'. Giải pháp này hứa hẹn giúp pin lithium-ion tăng phạm vi di chuyển lên 2,8 lần và kéo dài tuổi thọ gần gấp ba lần mà vẫn đảm bảo hiệu suất ổn định, an toàn.

Pin 'Trick Tech' tăng gấp ba tuổi thọ và phạm vi hoạt động. Ảnh: Cartoq

Giải pháp từ gel đặc biệt

Các nhà khoa học tại Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan (UNIST) ở Hàn Quốc đã phát triển chất điện phân dạng gel mới này.

Trong thử nghiệm, vật liệu giúp tăng phạm vi hoạt động lên khoảng 2,8 lần và kéo dài tuổi thọ pin gần gấp ba lần. Ý tưởng cốt lõi là thay thế chất lỏng bên trong ắc quy (có nhiệm vụ vận chuyển điện tích) bằng chất điện phân dạng gel.

Để tăng phạm vi hoạt động, các nhà sản xuất thường buộc cell pin lithium-ion hoạt động ở điện áp cao (trên 4,4 vôn). Điện áp cao giúp lưu trữ nhiều năng lượng nhưng gây tác dụng phụ nghiêm trọng đối với pin giàu niken như NMC811.

Ở mức điện áp cao, vật liệu tại cực dương giải phóng oxy khỏi cấu trúc, chuyển hóa thành các loại oxy phản ứng (ROS). Các hóa chất ROS tấn công chất điện phân lỏng và điện cực dương.

Hậu quả là vật liệu pin hỏng vĩnh viễn, hòa tan niken từ catốt, tạo khí gây sưng phồng và rút ngắn tuổi thọ pin. Quá trình giải phóng oxy thường bắt đầu ở mức 4,3-4,4 vôn (với NMC811) hoặc 4,6-4,7 vôn (với pin ít niken hơn).

Cơ chế khắc phục vấn đề

Nhóm UNIST thiết kế chất điện phân dạng gel từ hai thành phần chính: anthracene (phân tử hữu cơ) và chuỗi polymer mang nhóm nitrile.

Anthracene bảo vệ pin theo hai bước. Bước một là ngăn chặn oxy không ổn định thoát ra và biến thành ROS. Bước hai là trung hòa, nếu ROS hình thành, anthracene sẽ bắt giữ chúng trước khi kịp tấn công cell pin.

Nhóm nitrile có vai trò liên kết với các nguyên tử niken bị hòa tan và di chuyển tự do ở điện áp cao. Điều này giúp giữ chặt cấu trúc catốt, giảm nứt vỡ và mất điện dung.

Kết quả thử nghiệm khả quan

Về dung lượng, ở mức điện áp 4,5 vôn, pin dùng chất điện phân dạng gel vẫn giữ được 81% dung lượng ban đầu sau 100 chu kỳ sạc - xả, vượt trội so với chất lỏng truyền thống.

Về độ an toàn, pin dùng chất điện phân dạng gel chỉ phồng lên khoảng 13 micromet. Ngược lại, pin dùng chất điện phân thông thường phồng lên khoảng 85 micromet (cao hơn khoảng sáu lần). Ít khí hơn đồng nghĩa với ít phồng, giảm nguy cơ hỏng hóc và hiệu suất ổn định hơn.

Nghiên cứu của UNIST cho thấy việc kiểm soát hành vi oxy thông qua thiết kế chất điện phân giúp vận hành pin ở điện áp cao an toàn, cắt giảm các phản ứng phụ có hại.

Công nghệ này hữu ích cho xe điện tầm xa, pin lithium-ion nhẹ cho ngành hàng không vũ trụ và các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Nghiên cứu hiện đang trong giai đoạn phòng thí nghiệm do Giáo sư Hyun Kon Song dẫn đầu và được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials. Bước tiếp theo là chứng minh khả năng sản xuất quy mô lớn và ứng dụng thực tế.

PHƯƠNG LÊ

Theo Cartoq

Nguồn PLO : https://plo.vn/giai-phap-moi-giup-pin-xe-dien-chay-xa-gap-3-het-lo-chay-no-post883311.html