Phát Triển Thành Công Loại Pin Có Khả Năng Tự Phục Hồi

Hạ tuần tháng 10/2016, hàng loạt các sự cố cháy nổ trên smartphone đang làm dấy lên lo ngại cho người dùng. Nguyên nhân thường được cho là vì loại pin Li-ion thông thường không thể được uốn cong để tích hợp vào các thiết bị mà không gãy hỏng hay cháy nổ.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại pin có thể tự phục hồi lành lặn ngay cả khi đã bị đứt lìa. Điều đặc biệt quan trọng là, dù bị đứt lìa, các thành phần trong pin mới vẫn sẽ không bị rò rỉ, không gây độc hay bắt lửa. Phát minh mới đầy hứa hẹn được một nhóm các nhà khoa học đến từ viện công nghệ tiên tiến của Samsung tại Hàn Quốc, trung tâm nghiên cứu và phát triển của Samsung tại Trung Quốc và đại học Phục Đán, Thượng Hải thực hiện.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thỏi pin tự lành với một hình nhân: hình A diễn tả pin trước khi bị đứt, đèn đỏ trên cổ hình nhân sáng. Hình B là khi pin bị cắt đứt, đèn tắt. Hình C miêu tả pin sau khi tự lành, đèn sáng trở lại.

Được biết, cũng dựa trên cơ chế tự phục hồi của nhiều loại vật liệu đã được nghiên cứu trước đó, chẳng hạn như nhựa sinh học, sơn sống trầy, vật liệu tổng hợp làm vỏ máy bay…. Các nhà nghiên cứu đã tinh chỉnh lại công nghệ để tạo ra pin Li-ion tự phục hồi.

Để pin có khả năng tự phục hồi, tất cả các thành phần đơn lẻ trong thỏi pin cũng phải có khả năng tự phục hồi. Theo đó, các điện cực trong pin, bao gồm nhiều lớp ống nano carbon song song, ở giữa mỗi lớp là hợp chất lithium dưới dạng hạt nano (LiMn(2)O(4) tại một điện cực, và LiTi(2)(PO(4))(3) tại điện cực còn lại. Các lớp điện cực mỏng được đặt trên một chất nền làm bằng polymer tự phục hồi. Giữa các điện cực là một chất điện phân không dung môi được làm bằng gel gốc cellulose và dung dịch lithium sulfate. Chất điện phân đồng thời cũng làm lớp phân tách giữa các điện cực.

Nhóm nghiên cứu cho biết khi pin bị gãy hay đứt lìa, nó có thể được phục hồi đơn giản bằng cách ép 2 nửa vào nhau. Lực ép sẽ khiến polymer tự phục hồi và ống nanocarbon tái kết dính sau vài giây. Ngoài ra, cách bố trí song song của các ống nano carbon sẽ cho phép chúng kết dính tốt hơn so với các ống nano được đặt lộn xộn. Kết quả thu được là chức năng pin trở lại bình thường, dù quy trình có được lặp đi lặp lại nhiều lần.

Những ưu điểm khác của công nghệ pin mới là hợp chất lithium được đóng kín bên trong và không thể bị rò rỉ ra ngoài. Không giống như các chất điện phân thông thường, vốn dễ phân hủy khi tiếp xúc với không khí, chất điện phân dạng gel gốc cellulose rất ổn định và không bắt lửa hay độc hại.