Sạc nhanh cho loại pin mới phục vụ xe điện

Tiến bộ thú vị đang được thực hiện bởi các kỹ sư hóa học tại Đại học bang Pennsylvania - nhóm đã chế tạo một loại pin mới mà họ nói có thể sạc đầy một chiếc xe hơi điện chỉ trong 10 phút.

Cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh, máy tính xách tay, xe hơi và xe tải, pin lithium-ion rất linh hoạt và phổ biến, nhưng là các hệ thống tinh tế cùng một lúc. Khi các nhà khoa học thực hiện các tinh chỉnh cho thiết kế của họ để theo đuổi các phiên bản mới và cải tiến, điều này thường tạo ra các vấn đề khác, như sự hình thành các sợi nhánh có thể khiến pin bị đoản mạch.

Một ví dụ khác liên quan đến nhiệt độ môi trường khi pin được sạc. Khi quá lạnh, các ion lithium sẽ có hình dạng các gai trên cực dương của pin. Điều này được gọi là mạ lithium và làm cho pin xuống cấp, có khả năng làm cho nó không an toàn để sử dụng. Sạc pin ở nhiệt độ cao sẽ hiệu quả hơn, nhưng điều đó cũng có thể dẫn đến suy giảm tuổi thọ pin.

Newatlas dẫn lời Chao-Yang Wang - giáo sư kỹ thuật hóa học và giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại bang Pennsylvania: Việc mang pin này đến mức cực đoan là 60°C (140°F). Nó quá cao và được coi là mối nguy hiểm cho vật liệu và sẽ rút ngắn tuổi thọ pin một cách mạnh mẽ.

Vì vậy, pin lithium hiện tại có một phạm vi nhiệt độ nhất định để hoạt động, nhưng các nhà nghiên cứu của đại học Pennsylvania đã chú ý đến tiềm năng của tốc độ sạc nhanh hơn được cung cấp bởi nhiệt độ cao hơn và dường như đã đưa ra giải pháp.

Pin mới của họ được thiết kế để làm nóng đến 60°C (140°F) chỉ trong 10 phút, sau đó được làm lạnh nhanh về nhiệt độ môi trường. Nó thực hiện điều này thông qua một lá niken mỏng gắn vào cực âm ở một đầu, trong khi đầu kia vượt ra ngoài pin để tạo ra cực thứ ba. Các electron sau đó chảy qua lá niken để làm nóng nó nhanh chóng và làm nóng pin chỉ trong 30 giây.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loạt các phương pháp để làm mát nhiệt độ pin, bao gồm cả quạt và nhận thấy rằng khi được sạc trong phạm vi 49 đến 60 độ C (120 đến 140 độ F) và làm mát nhanh chóng, không xảy ra hiện tượng mạ lithium. Điều này cho phép họ lặp lại quy trình sạc nhanh qua 1.700 chu kỳ, trong khi thiết bị điều khiển được làm nóng đến 20 độ C (68 độ F) chỉ tồn tại trong 60 chu kỳ.

"Chúng tôi đã chứng minh rằng có thể sạc một chiếc xe điện trong 10 phút cho phạm vi 200 đến 300 dặm (320 đến 480km). Và chúng tôi có thể thực hiện việc này để duy trì 2.500 chu kỳ sạc, hoặc tương đương với nửa triệu dặm đi du lịch" - giáo sư Wang nói.

Có rất nhiều việc phải làm trước khi chúng ta thấy công nghệ này trong thế giới thực, nhưng các nhà nghiên cứu nói rằng nó hoàn toàn có thể mở rộng, vì các tế bào pin dựa trên các điện cực có sẵn trong công nghiệp. Nhưng với dự đoán về những tiến bộ hơn nữa, nhóm nghiên cứu đang nhắm đến thời gian sạc nhanh hơn. Điều này sẽ đòi hỏi chất điện phân và vật liệu hoạt động rất ổn định bên cạnh cấu trúc tự sưởi ấm mà các nhà khoa học đã phát minh ra.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Joule.