Nỗi lo về việc sạc xe điện (EV) chậm chạp và pin bị "chai" theo thời gian có thể sớm lùi vào dĩ vãng. Một nhóm các nhà khoa học tại đại học Humboldt-Universität zu Berlin (Đức) vừa công bố một phát hiện mang tính cách mạng và hoàn toàn trái ngược với tư duy thông thường, khi họ cố tình tạo ra những "khiếm khuyết" nhỏ trong cấu trúc pin, họ có thể giúp chúng sạc nhanh hơn và có tuổi thọ cao gần gấp đôi.
Các nhà khoa học Đức tìm ra giải pháp đột phá giúp pin xe điện bền và sạc nhanh hơn.
Cụ thể, thay vì theo đuổi một cấu trúc vật liệu hoàn hảo và có trật tự tuyệt đối, các nhà khoa học đã thử một hướng đi mới khi tạo ra sự "vô định hình hóa có kiểm soát". Kỹ thuật này chủ động tạo ra những xáo trộn nhỏ, những "khiếm khuyết" trong cấu trúc vật liệu của pin.
Kết quả thật đáng kinh ngạc. Sự xáo trộn này lại tạo ra nhiều "lối đi" hơn cho các ion di chuyển bên trong pin, giúp chúng lưu thông một cách tự do và nhanh chóng hơn, tương tự như việc mở thêm nhiều con đường nhỏ để giải tỏa tắc nghẽn giao thông trên một đại lộ duy nhất.
"Sự không hoàn hảo có chủ đích có thể là một công cụ mạnh mẽ trong thiết kế vật liệu", giáo sư Nicola Pinna, người đứng đầu nghiên cứu, khẳng định.
Để chứng minh cho lý thuyết của mình, nhóm nghiên cứu đã chế tạo một phiên bản pin natri-ion (sodium-ion) mới. Kết quả thử nghiệm cho thấy viên pin này có thể chịu được hơn 2.600 chu kỳ sạc mà vẫn giữ được hiệu suất, một con số gần gấp đôi so với tuổi thọ của nhiều loại pin lithium-ion hiện nay.
Sự kết hợp giữa cực dương lithium không đồng nhất và cực dương natri vô định hình mở ra triển vọng mới cho xe điện sạc siêu nhanh.
Phát hiện này càng trở nên quan trọng khi áp dụng cho công nghệ pin natri-ion. Natri (thành phần chính trong muối ăn) có trữ lượng dồi dào hơn, rẻ hơn và việc khai thác ít gây hại cho môi trường hơn nhiều so với lithium và coban, vốn là những vật liệu khan hiếm đang được sử dụng trong hầu hết các loại pin xe điện ngày nay.
Khám phá này không chỉ giới hạn ở pin natri-ion mà có thể mở ra một triết lý thiết kế hoàn toàn mới cho nhiều loại pin hiệu suất cao trong tương lai. Thay vì ép vật liệu vào những khuôn mẫu cứng nhắc, các nhà khoa học giờ đây có thể tận dụng sự "linh hoạt" sẵn có để tối ưu hóa hiệu suất.
Tiến sĩ Patrícia Russo, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết phát hiện này "mở ra những hướng đi hoàn toàn mới cho các loại pin mạnh mẽ hơn, bền hơn và do đó bền vững hơn". Đây có thể là chìa khóa để giải quyết những rào cản lớn nhất, thúc đẩy cuộc cách mạng xe điện và xây dựng một tương lai năng lượng sạch hơn.
