Pin lithium-ion (Li-ion) được sử dụng để cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ đồng hồ thông minh đến xe điện, nhờ lượng năng lượng lớn mà chúng có thể lưu trữ trong không gian nhỏ.
Tuy nhiên, khi quá nóng, chúng dễ bắt lửa hoặc thậm chí phát nổ. Nhưng nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí ACS’ Nano Letters đưa ra một giải pháp khả thi với một công nghệ mới có thể nhanh chóng hãm pin Li-ion, tắt nó khi nó quá nóng.
>> Tham khảo: Công nghệ mới trên chip tạo ra các xung cực nhanh.
Hóa chất được tìm thấy trong nhiều loại pin về cơ bản là giống nhau: Các electron được chuyển qua một thiết bị điện tử trong một mạch điện từ điện cực này sang điện cực khác của pin.
Nhưng trong tế bào Li-ion, chất lỏng điện phân ngăn cách các điện cực này có thể bay hơi khi quá nóng, gây đoản mạch.
Trong một số trường hợp nhất định, hiện tượng đoản mạch có thể dẫn đến hiện tượng thoát nhiệt, một quá trình trong đó tế bào tự làm nóng không kiểm soát được. Khi nhiều tế bào Li-ion được nối với nhau — chẳng hạn như trong xe điện — sự thoát nhiệt có thể lan truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác, dẫn đến đám cháy rất lớn và khó dập tắt.
Để ngăn chặn điều này, một số pin hiện có các tính năng an toàn, chẳng hạn như lỗ thông hơi bên ngoài, cảm biến nhiệt độ hoặc chất điện phân chống cháy. Nhưng những biện pháp này thường phát huy tác dụng quá muộn hoặc gây hại cho hiệu suất.
>> Tham khảo: Nghiên cứu cho thấy trồng cây có thể cứu mạng sống.
Vì vậy, Yapei Wang, Kai Liu và các đồng nghiệp muốn tạo ra một loại pin Li-ion có thể tự tắt nhanh chóng nhưng cũng hoạt động tốt như các công nghệ hiện có.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại polyme nhớ hình dạng phản ứng nhiệt được bao phủ bởi một lớp phun đồng dẫn điện để tạo ra một vật liệu có thể truyền điện tử hầu hết thời gian, nhưng chuyển sang làm chất cách điện khi bị nung nóng quá mức.
Vào khoảng 197 độ F, một mô hình 3D cực nhỏ được lập trình trong polyme xuất hiện, phá vỡ lớp đồng và ngăn dòng điện tử. Điều này đóng cửa tế bào vĩnh viễn nhưng ngăn chặn một đám cháy tiềm ẩn. Tuy nhiên, ở nhiệt độ này, các tế bào truyền thống vẫn tiếp tục chạy, khiến chúng có nguy cơ thoát nhiệt nếu chúng nóng trở lại.
Trong điều kiện nhiệt độ hoạt động bình thường, pin với polyme mới duy trì độ dẫn điện cao, điện trở suất thấp và tuổi thọ theo chu kỳ tương tự như pin truyền thống. Các nhà nghiên cứu nói rằng công nghệ này có thể làm cho pin Li-ion an toàn hơn mà không phải hy sinh hiệu suất của chúng.
>> Tham khảo: Các nhà nghiên cứu đề xuất khuôn khổ mới để điều chỉnh cây trồng biến đổi gen.
Các tác giả thừa nhận tài trợ từ Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, Viện Liên doanh Công nghệ Hóa chất Xanh thuộc Đại học Thanh Hoa-Trung Quốc và Quỹ Đặc biệt Đổi mới Thanh Hoa-Phật Sơn.
