Các loại pin Lithium-ion hiện nay tuy mạnh mẽ nhưng lại ẩn chứa rủi ro cháy nổ cao do sử dụng chất điện phân lỏng dễ cháy. Từ lâu, các nhà khoa học đã hướng tới sử dụng chất lỏng Ion Polymer (PIL) để thay thế nhờ đặc tính chống cháy tuyệt vời. Tuy nhiên, họ luôn gặp phải một bài toán hóc búa là vật liệu càng an toàn thì lại càng dẫn điện kém và quá mềm để ứng dụng thực tế.
Ảnh minh họa.
Mới đây, một nhóm nghiên cứu đã công bố trên tạp chí Macromolecules về việc tìm ra "thủ phạm" gây nghẽn dòng điện trong các loại pin an toàn. Bằng cách kết hợp PIL với một loại polymer cứng để tạo thành cấu trúc "Copolyme khối", vật liệu này có thể tự sắp xếp thành các lớp nano trật tự nhằm tăng cường độ bền.
Thế nhưng, quá trình tự sắp xếp này vốn không hoàn hảo. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra những khiếm khuyết trong cấu trúc hoạt động như các "ngõ cụt", bẫy các ion lithium lại và ngăn cản chúng di chuyển giữa các điện cực. Đây chính là lý do khiến các loại pin polymer trước đây thường có hiệu suất sạc rất thấp và không đủ sức mạnh cho các thiết bị lớn.
Bằng cách điều chỉnh công thức hóa học để giảm thiểu các khiếm khuyết cấu trúc, các nhà khoa học đã xây dựng một bộ quy tắc thiết kế mới. Phương pháp này cho phép dòng chảy ion chuyển động mượt mà hơn, giúp tăng độ dẫn điện lên gấp 10 lần so với các thiết kế trước đó mà không hề làm mất đi độ bền cơ học hay tính năng chống cháy của vật liệu.
Pin Lithium-ion ẩn chứa rủi ro cháy nổ cao.
Samuel Adotey, thành viên nhóm nghiên cứu, khẳng định: "Nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu rõ cách thiết kế vật liệu để giữ vững cấu trúc nano trong điều kiện thực tế, đặt nền móng cho các giải pháp năng lượng thế hệ mới".
Đột phá này không chỉ có ý nghĩa sống còn với ngành xe điện (EV), nơi an toàn cháy nổ được đặt lên hàng đầu, mà còn mở ra cơ hội cho các thiết bị điện tử siêu mỏng và công nghệ sạc siêu nhanh. Một khi rào cản về hiệu suất được dỡ bỏ, pin polymer chống cháy chắc chắn sẽ sớm thay thế các loại pin lỏng truyền thống, mang lại sự an tâm tuyệt đối cho người dùng công nghệ trên toàn thế giới.
