Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Chế tạo pin Li-ion bền chắc và an toàn hơn hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt (21/11/2017)

Pin Li-ion đã trở thành phương thức lưu trữ năng lượng được lựa chọn cho các thiết bị điện tử tiêu dùng cũng như các hệ thống quân sự và hàng không vũ trụ. Nhưng những mối nguy hiểm tiềm ẩn liên quan đến các chất điện phân hữu cơ được sử dụng trong pin Li-ion, vẫn đang được quan tâm.

Một nhóm các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins đã hợp tác với các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Maryland và Phòng thí nghiệm Nghiên cứu quân đội để tạo ra loại pin Li-ion dẻo mới không độc hại và có thể hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt bao gồm cắt, nhúng ngập nước và chịu tác động của đạn.

Trong bài báo nghiên cứu mới được đăng trên tạp chí Advanced Materials, nhóm nghiên cứu đã mô tả chất điện phân mới có hàm lượng nước cao được gọi là “nước trong muối” để khắc phục hạn chế của pin Li-ion truyền thống.

Các nhà nghiên cứu đã cho pin Li-ion dẻo hoạt động trong không khí và chỉ sử dụng băng dính cách điện, chịu nhiệt để giữ nó ở nguyên vị trí. Trong một trình diễn, pin cung cấp điện cho tải trọng động cơ mà không gây bất cứ lo ngại nào về độ an toàn. Để chứng minh pin có tiềm năng an toàn ở mức cao, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một loạt các thử nghiệm trong khi pin đang hoạt động, bao gồm cắt, nhúng vào nước biển và cho pin chịu tác động của đạn. Trước đây, không thử nghiệm nào trong số đó có thể thực hiện được với pin Li-ion truyền thống.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, các thử nghiệm này không những không thất bại, mà pin vẫn duy trì hiệu suất và tiếp tục cung cấp điện cho tải trọng động cơ thậm chí khi pin bị hỏng và tiếp xúc hoàn toàn với không khí và nước. Mức độ an toàn kỳ lạ của chất điện phân muối trong nước bắt nguồn từ thực tế nước liên kết mạnh với muối nồng độ đậm đặc và chất điện phân đó ít kỵ nước.

Nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm các cơ hội biến đổi công nghệ để sử dụng trong quân đội. Pin Li-ion thế hệ hiện nay có tiềm năng lớn, nhưng vẫn đang ở trong giai đoạn nguyên mẫu.

Nguồn: NASATI