Theo các phương tiện truyền thông nước ngoài, một nhóm nghiên cứu quốc tế đã phát hiện ra một yếu tố đáng kinh ngạc có thể tăng tốc độ suy giảm của pin lithium-ion, dẫn đến mất điện năng liên tục. Phát hiện này cung cấp cái nhìn mới về tuổi thọ của pin, cũng như các chiến lược chống lại hiện tượng tự xả, hứa hẹn cải thiện hiệu suất cho các ứng dụng như xe điện và điện thoại thông minh.
(Nguồn hình ảnh: Đại học Kỹ thuật Kaunas)
Người ta luôn cho rằng việc pin đầy điện tự xả là do sự khuếch tán của các nguyên tử lithium từ điện phân đến catot của pin. Tuy nhiên, Artūras Vailionis, giáo sư khách mời tại Đại học Kỹ thuật Kaunas và là người dẫn dắt nhóm phân tích bề mặt và tia X tại Đại học Stanford, cho biết: “Nghiên cứu này cho thấy rằng sự khuếch tán của proton (ion hydro) là nguyên nhân gây ra hiện tượng tự xả của pin. Dựa trên kết quả này, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ đề xuất các phương pháp kéo dài tuổi thọ pin bằng cách giảm thiểu tự xả.” Ví dụ, thêm các chất phụ gia không chứa phân tử hydro (như CH2) vào điện phân, hoặc sử dụng lớp phủ đặc biệt để giảm phản ứng giữa bề mặt catot và điện phân.
Giáo sư Vailionis nhấn mạnh rằng kết quả nghiên cứu này là thành quả chung của một nhóm lớn các nhà nghiên cứu quốc tế từ nhiều lĩnh vực khác nhau. Nhóm của Vailionis tại Đại học Stanford đã sử dụng phương pháp tán xạ tia X để xác định sự tồn tại của hai cấu trúc khác nhau trong catot: một cái nằm ở bề mặt (chịu ảnh hưởng của ion hydro), cái còn lại nằm sâu bên trong catot. Phương pháp phản xạ tia X cũng đã xác nhận sự tồn tại của lớp nguyên tử hydro ở bề mặt.
Giáo sư Vailionis cho biết, hiện tượng tự xả sẽ rút ngắn tuổi thọ lịch của pin và chu kỳ sử dụng, dẫn đến sự suy giảm điện áp và dung lượng pin theo thời gian. Do đó, hiểu và ngăn chặn vấn đề này là rất quan trọng. Hiện tại, việc khám phá ra hiện tượng hoàn toàn mới đằng sau sự tự xả của pin có thể giúp triển khai các công nghệ thân thiện với môi trường, hiệu quả về chi phí và đáng tin cậy hơn.
Thiết bị được trang bị pin có tuổi thọ dài (ví dụ như điện thoại thông minh, máy tính xách tay) có thể hoạt động lâu hơn mà không cần sạc, trong khi trong các ứng dụng sử dụng hệ thống pin lớn (như xe điện hoặc lưu trữ lưới điện), tuổi thọ pin dài hơn có nghĩa là tỷ lệ hoàn vốn cao hơn, làm cho các công nghệ này trở nên kinh tế hơn. Ngoài ra, trong các hệ thống năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió, việc kéo dài tuổi thọ pin có thể nâng cao hiệu quả và độ tin cậy trong việc lưu trữ, giúp ổn định cung cấp năng lượng và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Vì pin lithium-ion cũng được sử dụng trong các thiết bị y tế, hàng không vũ trụ và hệ thống quốc phòng, tuổi thọ pin dài hơn có thể giảm nguy cơ xảy ra sự cố trong các tình huống khẩn cấp.