HÀN QUỐC – Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH – Pohang University of Science and Technology) đã xác định được một cơ chế phân hủy xảy ra trong quá trình sử dụng pin lithium-ion. Pin li-ion thường sử dụng ca-tốt ba thành phần niken – mangan – coban (NMC). Để giảm chi phí, xu hướng gần đây của ngành công nghiệp đã ưu tiên tăng hàm lượng niken trong khi giảm việc sử dụng coban có chi phí cao. Tuy nhiên, hàm lượng niken cao hơn có thể rút ngắn vòng đời của pin. Những phát hiện của cuộc nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials.
Cho đến nay, sự suy giảm hiệu suất pin chủ yếu là do sạc quá mức. Tuy nhiên, điều này không tính đến sự suy giảm xảy ra trong điều kiện điện áp ổn định. Các nhà nghiên cứu tập trung vào quá trình xả – hoạt động thực tế của pin – để giải quyết vấn đề này.
Họ phát hiện ra rằng khi pin được sử dụng trong thời gian dài mà không sạc lại, một hiện tượng được gọi là “phản ứng chuyển đổi bán phần” xảy ra trên bề mặt cực âm. Trong phản ứng này, oxy thoát ra khỏi bề mặt và kết hợp với lithium để tạo thành lithium oxide (Li2O) trong quá trình xả, đặc biệt là ở mức 3,0V. Hợp chất này tiếp tục phản ứng với chất điện phân, tạo ra khí và đẩy nhanh quá trình phân hủy cho pin li-ion.
Phản ứng chuyển đổi bán phần được phát hiện là nghiêm trọng hơn ở ca-tốt niken cao. Các nhà nghiên cứu xác nhận rằng khi pin được sử dụng cho đến khi dung lượng cạn kiệt, tác động của quá trình phân hủy ngày càng rõ rệt, bao gồm cả hiện tượng pin phồng lên.
Nghiên cứu cũng tìm ra một giải pháp đơn giản và hiệu quả; các nhà nghiên cứu có thể kéo dài vòng đời của pin bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng pin li-ion và tránh xả hết. Trong các thí nghiệm với pin có hàm lượng niken cao (chứa hơn 90% niken), những loại pin xả đủ sâu để kích hoạt phản ứng chuyển đổi gần đúng chỉ giữ lại 3,8% dung lượng sau 250 chu kỳ, trong khi pin sử dụng có kiểm soát vẫn duy trì được 73,4% dung lượng ngay cả sau 300 chu kỳ.
Giáo sư Jihyun Hong, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết những phát hiện nghiên cứu này đưa ra một hướng quan trọng cho sự phát triển của pin li-ion có tuổi thọ dài hơn. Giáo sư Jihyun đã nói rằng: “Cho đến nay, tác động của quá trình xả – quá trình thực tế khi sử dụng pin – phần lớn đã bị bỏ qua”.
Để xem các tin bài khác về “Pin Li-ion”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Electronics Online
