Khám phá ngẫu nhiên giúp kéo dài tuổi thọ pin Lithium hàng trăm lần

Bất chấp nhiều nỗ lực của các nhà nghiên cứu, trong nhiều năm qua, sự cải thiện với loại pin truyền thống vẫn chưa thực sự mang tính đột phá. Tuy nhiên mới đây các nhà khoa học tại UC Irvine đã phát hiện một công nghệ pin sử dụng vi sợi nano vàng nhúng trong gel tĩnh điện tích hợp vào phần vật liệu lithium. Điều thú vị là dù cơ cấu mới có thể duy trì mức dung lượng pin hao đi chỉ chưa tới 5% sau hơn 200.000 lần sạc, các nhà nghiên cứu lại chưa thể định dạng chính xác cơ chế hoạt động của nó. Lý do là bởi phát kiến mới này được tìm thấy một cách hoàn toàn tình cờ trong quá trình thử nghiệm nêu trên.

Cụ thể, trong quá trình săn tìm một vật liệu thay thế cho lithium - vốn có thể lưu điện khi ở dạng lỏng nhưng lại dễ cháy và nhạy cảm với nhiệt độ, các nhà khoa học đã cố gắng chuyển sang sử dụng các sợi nano với ưu thế diện tích tiếp xúc lớn cho phép lưu giữ điện tích với mật độ cao. Tuy nhiên, dây nano lại bị ăn mòn rất nhanh khi đặt trong môi trường lithium truyền thống chỉ sau vài ngàn lần sạc. 

Trong nỗ lực tìm cách hạn chế tốc độ ăn mòn này, nhiều thử nghiệm với các loại vật liệu khác nhau đã được tiến hành một cách ngẫu nhiên. Vô tình, giải pháp mạ các sợi nano vàng với mangan đi-oxít và thay thế lithium bằng gel điện đã đem lại bất ngờ. Với kết cấu này, gel điện và ô-xít sẽ hợp nhất thành một lớp bảo vệ xung quanh lõi dây và giúp pin thí nghiệm trải qua hàng trăm ngàn chu kỳ sạc trong suốt ba tháng liên tục mà không có dấu hiệu xuống cấp nào được ghi nhận.

Dĩ nhiên, việc sử dụng vàng trong pin sẽ khiến chi phí tăng lên đáng kể - chưa kể tới việc sự hoàn hảo của kết cấu mới cũng chưa được khẳng định tuyệt đối. Vào lúc này, một số thí nghiệm thay thế vàng bằng niken nhằm phù hợp hơn với việc sản xuất hàng loạt cũng đã được tiến hành. Tuy nhiên để hiện thực hoá công nghệ pin mới này sẽ vẫn cần nhiều thời gian hơn nữa.