Một nhóm nghiên cứu quốc tế do TS. Xuekun Lu tại Đại học Queen Mary ở Anh dẫn đầu, đã tìm ra kỹ thuật loại bỏ lớp mạ lithium trong pin xe điện, giúp sạc nhanh và kéo dài tuổi thọ pin. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Hiểu về mạ Lithium

Mạ lithium có thể xảy ra ở pin lithium-ion trong quá trình sạc nhanh. Hiện tượng này xuất hiện khi các ion lithium tích tụ trên bề mặt điện cực âm của pin thay vì xen vào bên trong, tạo thành một lớp lithium kim loại tiếp tục phát triển. Điều này có thể làm hỏng pin, rút ngắn tuổi thọ của pin và gây đoản mạch dẫn đến cháy nổ.

Giải pháp

Theo giải thích của TS. Xuekun Lu, có thể giảm thiểu đáng kể hiện tượng mạ lithium bằng cách tối ưu hóa cấu trúc vi mô của điện cực âm than chì. Điện cực này bao gồm các hạt nhỏ phân bố ngẫu nhiên, việc điều chỉnh hình thái hạt và điện cực để hoạt động phản ứng đồng nhất và giảm độ bão hòa lithium cục bộ là chìa khóa để loại bỏ lớp mạ lithium và cải thiện hiệu suất của pin.

TS. Lu cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi đã tiết lộ cơ chế kết dính của các hạt than chì thay đổi trong những điều kiện khác nhau, tùy thuộc vào hình thái bề mặt, kích thước, hình dạng và hướng của chúng. Nó ảnh hưởng lớn đến sự phân bố lithium và xu hướng mạ lithium. Nhờ sự hỗ trợ mô hình pin 3D tiên tiến, chúng tôi có thể nắm bắt được thời điểm, vị trí bắt đầu mạ lithium cũng như tốc độ. Đây là bước đột phá quan trọng có tác động lớn đến tương lai của xe điện”.

Ý nghĩa của nghiên cứu

Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết mới trong việc phát triển các giao thức sạc nhanh tiên tiến bằng cách nâng cao hiểu biết về các quá trình vật lý phân bố lại lithium trong các hạt than chì trong quá trình sạc nhanh. Nhờ vậy, quá trình sạc hiệu quả và đồng thời giảm thiểu rủi ro mạ lithium.

Ngoài thời gian sạc nhanh, nghiên cứu còn phát hiện ra rằng việc điều chỉnh cấu trúc vi mô của điện cực than chì có thể cải thiện mật độ năng lượng của pin. Điều này có nghĩa là ô tô điện có thể đi xa hơn chỉ sau một lần sạc.

Phát hiện nghiên cứu là bước đột phá lớn trong việc chế tạo pin xe điện và có triển vọng cho ra đời những chiếc ô tô điện sạc nhanh, bền lâu và an toàn hơn, khiến ô tô điện trở thành lựa chọn hấp dẫn hơn đối với người tiêu dùng.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/faster-charge-electric-vehicles-by-suppressing-lithium-plating-in-automotive-batteries/, 24/8/2023