Theo Interesting Engineering, một rào cản lớn trong việc cải thiện hiệu suất pin xe điện vừa được các nhà khoa học tại Đại học Oxford (Anh) tháo gỡ. Bằng một kỹ thuật 'nhuộm' tiên tiến, họ đã lần đầu tiên nhìn thấy và kiểm soát được các thành phần cực nhỏ nhưng quan trọng bên trong pin Lithium-ion.
Truy tìm 'kẻ vô hình' trong cực âm của pin Lithium-ion
Trong cấu tạo của pin Lithium-ion, các chất kết dính polymer đóng vai trò như 'keo dán' giữ các điện cực lại với nhau. Dù chỉ chiếm chưa đến 5% trọng lượng và cực kỳ mỏng manh, chúng quyết định độ bền cơ học và khả năng dẫn điện của pin.
Tuy nhiên, vì quá nhỏ và mỏng, các lớp kết dính này gần như vô hình trước các thiết bị soi chiếu thông thường, khiến các nhà sản xuất gặp khó khăn trong việc tối ưu hóa chúng.
Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi tiến sĩ Stanislaw Zankowski đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các chất đánh dấu bằng bạc và brom. Kỹ thuật này giống như việc 'nhuộm màu' các mô trong y học, giúp lớp kết dính phát sáng rõ nét dưới tia X và kính hiển vi điện tử.
Hiệu quả bất ngờ
Nhờ nhìn thấy rõ sự phân bố của chất kết dính, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra những khiếm khuyết vô cùng quan trọng, đó là các lớp kết dính Carboxymethyl Cellulose (CMC) dày 10 nm thường bị nứt vỡ thành các mảng không đồng đều trong quá trình sản xuất.
Chỉ bằng cách điều chỉnh quy trình trộn và sấy dựa trên 'bản đồ' mới này, các nhà khoa học đã giảm được tới 40% điện trở ion nội tại. Việc giảm điện trở đồng nghĩa với việc giúp pin:
* Sạc nhanh hơn: Dòng điện di chuyển dễ dàng hơn.
* Bền bỉ hơn: Giảm nhiệt độ và hao mòn trong quá trình sử dụng.
* Xe đi xa hơn: Tối ưu hóa dung lượng pin.
Giáo sư Patrick Grant từ Đại học Oxford nhận định: "Kỹ thuật hình ảnh sáng tạo này sẽ giúp chúng ta hiểu các quy trình then chốt ảnh hưởng đến tuổi thọ pin. Đây là động lực cho những tiến bộ trong hàng loạt ứng dụng pin sắp tới".
Đáng chú ý, phương pháp này không chỉ hiệu quả với pin than chì truyền thống mà còn hoạt động tốt trên các loại pin Silicon và SiOx thế hệ mới - tương lai của ngành công nghiệp xe điện.
Theo Phong Đỗ (TNO)
