Mặc dù Silicon từ lâu đã được coi là vật liệu tiềm năng để thay thế than chì (graphite) truyền thống nhờ khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn, nhưng nó lại mắc phải nhược điểm là dễ bị giãn nở cấu trúc và hư hỏng trong quá trình sạc xả. Để khắc phục điều này, đội ngũ nghiên cứu tại đại học Tel Aviv (Israel) đã tạo ra một quy trình laser đặc biệt giúp tích hợp trực tiếp các hạt nano Silicon vào mạng lưới Graphene dẫn điện.
Ảnh minh họa.
Thay vì các quy trình sản xuất nhiều bước phức tạp, phương pháp mới sử dụng tia laser năng lượng thấp để kích hoạt phản ứng giữa nhựa phenolic, hạt nano Silicon và muối Lithium ngay trong điều kiện môi trường bình thường.
Tia laser tạo ra nhiệt độ và áp suất cục bộ, hình thành cấu trúc Graphene cảm ứng laser (LIG) dạng xốp 3D. Cấu trúc này đóng vai trò như một bộ khung vững chắc, bao bọc và hỗ trợ các hạt Silicon, giúp chúng không bị giãn nở hay nứt vỡ – vấn đề nan giải nhất của các loại pin gốc Silicon hiện nay.
Kết quả thử nghiệm trên các nguyên mẫu cực dương Silicon-Graphene khiến giới chuyên môn kinh ngạc:
- Độ bền cực cao: Giữ được 98% dung lượng sau hơn 2.000 chu kỳ sạc/xả.
- Dung lượng ấn tượng: Đạt hơn 1.700 mAh/g, vượt xa so với các loại cực dương thông thường.
- Sạc siêu nhanh: Có thể duy trì tới 63% dung lượng tối đa ngay cả ở cường độ dòng điện cực cao (10 A g-1), cho thấy tiềm năng rất lớn cho các ứng dụng sạc nhanh trên xe điện và thiết bị di động.
Không chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc sản xuất hàng loạt. Họ đã chế tạo thành công các tấm điện cực dài tới 20 cm và có tiềm năng áp dụng vào quy trình sản xuất “roll-to-roll” trong các nhà máy pin.
Pin iPhone của tương lai sẽ bền bỉ và rẻ hơn nhờ đột phá từ Israel.
Sáng kiến này không chỉ thúc đẩy sự phát triển của pin Lithium-ion thế hệ mới mà còn giúp giảm độ phức tạp và chi phí sản xuất, hứa hẹn mang đến những viên pin rẻ hơn, bền hơn và sạc nhanh hơn cho người dùng trong tương lai gần.
