Các nhà khoa học tại DGIST vừa công bố một bước đột phá lớn trong công nghệ pin lithium-ion. Họ đã phát triển một loại pin mới sử dụng chất điện phân polymer rắn ba lớp. Đặc điểm nổi bật của sản phẩm này là khả năng tự dập tắt khi gặp lửa, giúp nâng cao độ an toàn và giảm nguy cơ nổ. Ngoài ra, pin mới còn cho thấy tuổi thọ vượt trội so với các loại pin lithium-ion hiện tại. Đây là một tin vui không chỉ cho ngành công nghiệp sản xuất pin mà còn cho người tiêu dùng.
Pin lithium-ion (Li-ion) đang trở thành một thành phần thiết yếu trong nỗ lực chuyển đổi sang năng lượng sạch, giúp thay thế nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch. Được làm từ lithium, những viên pin này cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả cho nhiều loại thiết bị, từ smartphone cho đến ô tô điện. Tuy nhiên, dù có nhiều lợi ích, nhưng pin Li-ion truyền thống vẫn tiềm ẩn những rủi ro. Việc sử dụng chất điện phân lỏng trong thiết kế của chúng có thể dẫn đến nguy cơ cháy nổ và có khả năng bị hư hỏng, tạo ra tình huống ngắn mạch đáng lo ngại. Điều này đã dấy lên những băn khoăn về việc sử dụng pin Li-ion trong các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
Để giải quyết vấn đề hiện tại, các nhà nghiên cứu đang tích cực phát triển hệ thống điện phân polymer rắn. Công nghệ này mang lại những hứa hẹn đầy triển vọng, nhưng vẫn đối mặt với thách thức trong việc thương mại hóa. Một trong những lý do chính là hiệu suất của pin thể rắn không đạt được mức tốt như pin polymer lỏng. Thêm vào đó, trong quá trình sạc và xả, lithium-ion có thể tạo ra các sợi kim loại sắc nhọn, điều này không chỉ làm giảm hiệu suất mà còn gia tăng nguy cơ cháy nổ.
Pin thể rắn mang lại sự an toàn vượt trội so với pin điện phân lỏng. Tuy nhiên, sự hình thành dendrite vẫn là một thách thức lớn, vì nó có thể làm gia tăng nguy cơ cháy nổ trong loại pin này. Công nghệ pin thể rắn cần được cải tiến để khắc phục vấn đề này, nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học DGIST, dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Kim Jae-hyun, đã đạt được một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực công nghệ pin. Họ đã phát triển một loại chất điện phân ba lớp với mỗi lớp đảm nhiệm một vai trò quan trọng. Lớp giữa cấu thành từ zeolit mang đến độ bền vững cho sản phẩm, trong khi hai lớp bên ngoài mềm mại hơn giúp tăng cường hiệu suất và hiệu quả cho pin. Đặc biệt, lớp ngoài sử dụng decabromodiphenyl ethane (DBDPE) với khả năng ngăn ngừa và dập tắt lửa, kết hợp cùng muối lithium bis trifluoromethane sulfonyl imide (LiTFSI) để nâng cao tốc độ di chuyển của ion lithium. Sự sáng tạo này không chỉ mang lại tiềm năng cho ngành công nghệ pin mà còn mở ra hướng đi mới cho các sản phẩm an toàn hơn và hiệu suất cao hơn.
Trong những thử nghiệm gần đây, pin mới đã cho thấy hiệu suất ấn tượng, duy trì tới 87,9% sau 1.000 chu kỳ sạc-xả. Trong khi đó, pin Li-ion thông thường chỉ đạt hiệu suất từ 70 đến 80%. Theo giáo sư Kim Jae-hyun, nghiên cứu này không chỉ hứa hẹn sẽ thúc đẩy quá trình thương mại hóa pin kim loại lithium với chất điện phân polymer rắn mà còn nâng cao tính ổn định và hiệu quả cho các thiết bị lưu trữ năng lượng hiện nay.
