Pin lithium-ion đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại, từ điện thoại thông minh, laptop đến xe điện. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, pin thường bị giảm hiệu suất và khả năng lưu trữ năng lượng. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là gì? Và liệu có cách nào để “hồi sinh” những viên pin đã xuống cấp? Hãy cùng khám phá giải pháp đột phá từ các nhà nghiên cứu Trung Quốc.
Nguyên nhân gây lão hóa pin lithium-ion
Pin lithium-ion sau một thời gian sử dụng sẽ trải qua hiện tượng lão hóa, dẫn đến giảm công suất và mật độ lưu trữ năng lượng. Nguyên nhân chính là sự hình thành của một lớp vật chất gọi là SEI (Solid Electrolyte Interphase) – một lớp điện phân thể rắn bao bọc các điện cực dương trong pin. Lớp SEI này tiêu thụ các ion lithium, làm tăng điện trở của điện cực.
Theo thời gian, sự kết hợp giữa lớp SEI, sự xuống cấp của điện cực và chất điện phân trong pin khiến khả năng trữ năng lượng của pin lithium-ion giảm dần. Đây là lý do tại sao pin của bạn không còn “trâu” như lúc mới mua.
Giải pháp thông thường và hạn chế
Giải pháp phổ biến nhất hiện nay là thay thế hệ thống pin mới cho các thiết bị công nghệ hoặc xe điện. Tuy nhiên, việc này không chỉ tốn kém mà còn gây lãng phí tài nguyên và ảnh hưởng đến môi trường.
Phương pháp mới: Bơm ion lithium vào cell pin cũ
Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra cách để “hồi sinh” những cell pin lithium-ion đã xuống cấp. Phương pháp này dựa trên việc bơm các ion lithium mới trực tiếp vào cell pin đã lão hóa, giúp khôi phục khả năng lưu trữ năng lượng đã mất.
Quy trình thực hiện
- Sử dụng AI và lý thuyết điện hóa hữu cơ: Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình AI tạo sinh và lý thuyết điện hóa hữu cơ để tạo ra một hợp chất có khả năng giữ ion lithium.
- Kích hoạt hợp chất: Khi được kích hoạt ở điện áp phù hợp, hợp chất này sẽ giải phóng ion lithium vào bên trong cell pin.
- Loại bỏ khí gas: Sau quá trình phản ứng, khí gas được tạo ra sẽ được đẩy ra khỏi cell pin, giúp các ion lithium mới hoạt động hiệu quả hơn.
Kết quả thử nghiệm
Trong các thử nghiệm thực tế, các nhà nghiên cứu đã gần như khôi phục hoàn toàn khả năng lưu trữ năng lượng của những viên pin lithium iron phosphate đã qua sử dụng, từ mức chỉ còn 85% công suất ban đầu. Nghiên cứu này cũng cho thấy tuổi thọ của pin lithium-ion có thể tăng lên đáng kể, từ 12.000 đến 60.000 chu kỳ sạc xả.
Những thách thức cần vượt qua
Mặc dù đầy hứa hẹn, phương pháp này vẫn còn một số hạn chế:
- Thiết kế cell pin đặc biệt: Để quá trình bơm ion lithium mới diễn ra hiệu quả, cell pin cần được thiết kế đặc biệt với không gian dành riêng cho quá trình này. Điều này đồng nghĩa với việc cell pin sẽ có kích thước lớn hơn và phức tạp hơn so với các cell pin thông thường.
- Khả năng ứng dụng hạn chế: Công nghệ này hiện chỉ hiệu quả với pin lithium iron phosphate, thường được sử dụng trong xe điện. Nó chưa chắc đã phù hợp với các thiết bị công nghệ tiêu dùng như điện thoại hay laptop.
Ý nghĩa của nghiên cứu
Dù còn nhiều thách thức, nghiên cứu này mở ra một hướng đi đầy tiềm năng, không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ của pin mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu rác thải điện tử.
Việc “hồi sinh” pin lithium-ion bằng cách bơm ion lithium mới vào cell pin là một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực công nghệ pin. Mặc dù cần thêm thời gian để hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi, phương pháp này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho cả ngành công nghiệp và môi trường.
Theo Techspot
Chia sẻ P.W
