"Kẻ thù" lớn nhất của pin Lithium là nhiệt độ cực thấp sắp bị đánh bại. Một nghiên cứu mới được công bố trên Springer Nature cho thấy trí tuệ nhân tạo (AI) đang giúp các nhà khoa học tạo ra loại chất điện phân thế hệ mới, giúp pin hoạt động bền bỉ từ vùng Bắc Cực băng giá cho đến môi trường khắc nghiệt ngoài không gian.
Ảnh minh họa.
Chúng ta đều biết pin điện thoại hay xe điện thường tụt dốc không phanh khi gặp trời lạnh. Nguyên nhân chính nằm ở chất điện phân bên trong bị đông đặc hoặc hoạt động kém hiệu quả. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu từ Đại học Chang’an và Đại học Công nghệ Queensland (QUT) vừa công bố một bước tiến quan trọng để giải quyết vấn đề này.
Theo đó, thay vì thử nghiệm thủ công tốn kém và mất thời gian, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Limin Geng dẫn đầu đã sử dụng các mô hình học máy (Machine Learning). Hệ thống này được huấn luyện trên dữ liệu của hơn 150.000 ứng viên phân tử, cho phép dự đoán chính xác điểm nóng chảy, độ nhớt và năng lượng hóa học với sai số cực nhỏ.
Kết quả là quy trình khám phá chất điện phân mới, vốn mất hàng tháng trời, nay chỉ còn tốn vài giờ đồng hồ.
Nhờ sự hỗ trợ của AI, nhóm đã xác định được các công thức điện phân tối ưu (gồm các hệ gốc ester, ether và gel-polymer). Đặc biệt, họ đã tìm ra loại ether không chứa flo giúp pin có thể sạc/xả 300 chu kỳ ở nhiệt độ -30 độ C mà vẫn duy trì được 99% dung lượng.
Thậm chí, các chất điện phân dạng gel-polymer còn cho phép các mạch điện tử dẻo hoạt động ở mức nhiệt -40 độ C. Điều này mở ra tiềm năng to lớn cho các cảm biến Internet vạn vật (IoT) và hệ thống tính toán đặt tại các vùng cực lạnh giá.
Nghiên cứu không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm. Các tác giả nhấn mạnh rằng công nghệ này là chìa khóa để vận hành các thiết bị trong môi trường khắc nghiệt mà pin truyền thống "bó tay", từ máy bay không người lái tại Bắc Cực cho đến các xe tự hành trên Sao Hỏa.
Đột phá mở đường cho pin hoạt động trên xe tự hành Sao Hỏa.
Hiện tại, mục tiêu tiếp theo của nhóm là sử dụng robot tự động để tổng hợp vật liệu theo dự đoán của AI và mở rộng quy mô sản xuất lên các cell pin thương mại cỡ lớn, đưa công nghệ này sớm bước ra thị trường.
