Công nghệ pin mới giúp điện thoại dùng nhiều ngày, sạc đầy chỉ trong vài phút

Các nhà khoa học phát triển công nghệ pin lithium-kim loại mới, hứa hẹn mang đến thời lượng sử dụng dài hơn và tốc độ sạc cực nhanh.

Theo tạp chí danh tiếng Advanced Materials, một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Chonnam (Hàn Quốc) vừa phát triển thành công công nghệ pin lithium-kim loại mới hứa hẹn mang lại thời gian sử dụng kéo dài nhiều ngày cho smartphone và khả năng sạc đầy chỉ trong vài phút.

Một loại điện cực mới có thể khắc phục được vấn đề pin lithium. ẢNH: CHỤP MÀN HÌNH Autoweek

Pin lithium-kim loại là công nghệ pin sử dụng hóa học tương tự như pin lithium-ion truyền thống, nhưng thay thế than chì trong điện cực âm bằng lithium nguyên chất. Kết quả là mật độ năng lượng được tăng lên gấp 10 lần so với pin lithium-ion thông thường, đồng thời giảm trọng lượng và tăng tốc độ sạc.

Tuy nhiên, việc sử dụng lithium nguyên chất cũng đặt ra thách thức lớn, với sự hình thành của các nhánh tinh thể (dendrite). Những cấu trúc này có thể gây đoản mạch, làm thủng màng ngăn và dẫn đến hiện tượng quá nhiệt, gây cháy nổ.

Sự hình thành các nhánh tinh thể trong pin lithium-kim loại. ẢNH: HIGHSTAR

Bước đột phá trong công nghệ pin lithium-kim loại

Giờ đây, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Mincheol Chang của Đại học Quốc gia Chonnam dẫn đầu đã phát triển một chất điện phân rắn composite ba lớp mới giúp ngăn chặn sự hình thành các nhánh tinh thể. Chất điện phân này kết hợp các chất độn gốm với một chất đồng trùng hợp linh hoạt, cải thiện độ dẫn ion và độ bền cơ học.

Cấu trúc ba lớp của chất điện phân bao gồm hai lớp ngoài mềm hơn để tăng cường tiếp xúc với các kênh lithium, một lớp xương sống bên trong cứng chắc. Thiết kế này không chỉ cải thiện độ dẫn điện mà còn ngăn chặn sự hình thành các nhánh tinh thể.

Điện thoại pin dung lượng lớn sạc đầy trong vài phút có thể sớm trở thành hiện thực. ẢNH: REALME

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đạt được dung lượng 133,6 mAh/g với khả năng giữ dung lượng trên 80% sau 1.000 chu kỳ sạc/xả. Con số này tương đương với một viên pin 5.000 mAh chỉ với 37,5 gram vật liệu hoạt tính. Với trọng lượng của một viên pin smartphone thông thường từ 65 đến 80 gram, chúng ta có thể hướng tới những viên pin 10.000 mAh có khả năng sạc đầy chỉ trong vài phút.

Báo cáo cho biết thêm, viên pin thử nghiệm vẫn hoạt động hiệu quả ngay cả khi bị gập đôi hoặc cắt một phần, từ đó mở ra nhiều cơ hội ứng dụng cho công nghệ này trong các thiết bị đeo được như nhẫn thông minh, kính thông minh và vòng đeo tay theo dõi sức khỏe.

Quan trọng nhất, nghiên cứu không chỉ mang lại hy vọng cho tương lai của pin lithium-kim loại mà còn có thể cách mạng hóa ngành công nghiệp điện tử và xe điện.