MỸ – Pin lithium-ion sạc nhanh có ở khắp nơi, cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị từ điện thoại di động, máy tính xách tay đến xe điện. Tuy nhiên, chúng mang rủi ro như quá nhiệt hoặc dễ bắt lửa.

Với mô hình tính toán mang tính đột phá, một kỹ sư cơ khí của Đại học Wisconsin-Madison – UW-Madison (University of Wisconsin-Madison) đã có khám phá mới về hiện tượng khiến pin lithium-ion bị hỏng.

Bà Weiyu Li, Phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại đại học UW-Madison, đã phát triển mô hình tính toán này, giải thích về hiện tượng hình thành lithium-ion, khi thiết bị được sạc nhanh sẽ đồng thời kích hoạt lithium kim loại tích tụ trên bề mặt cực dương của pin, làm cho pin xuống cấp nhanh hơn hoặc bắt lửa.

Kiến thức này có thể giúp tạo ra loại pin lithium-ion sạc nhanh, an toàn hơn và bền hơn.

Đến nay, cơ chế kích hoạt sự hình thành lớp lithium vẫn chưa được hiểu rõ. Với mô hình của mình, Phó giáo sư Weiyu đã nghiên cứu lớp lithium-ion hình thành trên một cực dương than chì trong pin lithium-ion. Mô hình này đã cho thấy cách tương tác phức tạp giữa quá trình vận chuyển ion và phản ứng điện hóa, thúc đẩy quá trình hình thành lithium. Bà đã trình bày chi tiết kết quả trên tạp chí ACS Energy Letters.

Phó giáo sư Weiyu đã nói rằng: “Sử dụng mô hình này, tôi có thể thiết lập mối quan hệ giữa các yếu tố chính, chẳng hạn như điều kiện vận hành và đặc tính của vật liệu, và sự khởi đầu của quá trình hình thành lithium. Từ những kết quả này, tôi đã tạo ra một sơ đồ cung cấp hướng dẫn dựa trên vật lý về các giải pháp để giảm quá trình hình thành lithium. Sơ đồ giúp những phát hiện này dễ tiếp cận hơn và các nhà nghiên cứu có thể khai thác kết quả mà không cần thực hiện bất kỳ mô phỏng bổ sung nào”.

Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng kết quả của Phó giáo sư Weiyu để thiết kế không chỉ những vật liệu pin tốt nhất mà còn thiết kế các giao thức sạc giúp kéo dài tuổi thọ pin.

Phó giáo sư Weiyu nói tiếp: “Hướng dẫn dựa trên vật lý này rất có giá trị, vì nó cho phép chúng tôi xác định cách tối ưu để điều chỉnh mật độ dòng điện trong quá trình sạc, dựa trên trạng thái sạc và tính chất của vật liệu, để tránh hình thành lithium”.

Nghiên cứu trước đây về hiện tượng hình thành lithium-ion chủ yếu tập trung vào các trường hợp cực đoan. Đáng chú ý, mô hình của Phó giáo sư Weiyu cung cấp một cách để điều tra sự khởi đầu của hiện tượng hình thành lithium trong phạm vi điều kiện rộng hơn, cho phép có được thông tin toàn diện hơn về hiện tượng này.

Phó giáo sư Weiyu có kế hoạch phát triển thêm mô hình của mình để kết hợp với các yếu tố cơ học, chẳng hạn như tạo ra ứng suất, nhằm khám phá tác động của chúng lên quá trình hình thành lithium-ion.

Để xem các tin bài khác về “Lithium-ion”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online