Một nhóm nhà nghiên cứu tại Hàn Quốc phát triển phương pháp mới, chế tạo pin lithium-metal an toàn và bền hơn, có thể ứng dụng vào mục đích thương mại. Sự đổi mới này có thể giúp thúc đẩy tương lai của xe điện và lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
Dưới sự dẫn dắt của Tiến sĩ Jungdon Suk tại Viện nghiên cứu công nghệ hóa học Hàn Quốc (KRICT), các nhà khoa học nghiên cứu ra phương pháp mới, tạo lớp bảo vệ đặc biệt trên bề mặt kim loại lithium.
Phương pháp mới này tránh sử dụng dung môi độc hại, ngăn ngừa hư hỏng trên bề mặt lithium nhạy cảm, giải quyết vấn đề lớn nhất kìm hãm sự phát triển của pin lithium-metal trong nhiều năm qua.
Pin lithium-metal được coi là bước tiến lớn tiếp theo trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Không giống như pin lithium-ion thông thường, sử dụng than chì làm cực dương, pin lithium-metal sử dụng lithium nguyên chất, có dung lượng gấp mười lần.
Điều đó có nghĩa là có nhiều năng lượng hơn được tích hợp vào một cục pin nhỏ hơn và nhẹ hơn. Loại pin này đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các loại pin tiên tiến như pin thể rắn và pin lithium-lưu huỳnh.
Tuy nhiên, pin lithium-metal có nhược điểm lớn. Trong quá trình sạc và xả, các cấu trúc nhỏ giống như kim, gọi là dendrite, có thể hình thành trên bề mặt của nó. Các dendrite này khi phát triển đủ lớn sẽ gây ra hiện tượng đoản mạch, hỏng pin, thậm chí là hỏa hoạn.
Các phương pháp truyền thống phủ lớp bảo vệ cho lithium thường dùng hóa chất lỏng, có thể đưa tạp chất vào, làm hỏng lithium. Nhóm KRICT giải quyết vấn đề bằng cách thiết kế hai loại lớp bảo vệ: một loại làm từ oxit nhôm và vàng, một loại làm từ hỗn hợp ceramic và polymer dẻo.
Thay vì phủ trực tiếp lên lithium, họ tạo ra lớp bảo vệ trên bề mặt khác, sau đó nhẹ nhàng chuyển nó lên lithium bằng áp lực, giống như dán nhãn. Quá trình này, gọi là in chuyển nhiệt cuộn sang cuộn, sạch sẽ, có thể mở rộng quy mô, tránh làm hỏng lithium.
Trong các thử nghiệm pin, các pin có lớp bảo vệ mới này vẫn giữ được hơn 81% dung lượng sau 100 chu kỳ sạc, lâu hơn gấp đôi so với pin lithium không có lớp bảo vệ, đồng thời vẫn rất ổn định ngay cả khi sạc nhanh.
Các nhà nghiên cứu tin rằng phương pháp này có thể tạo ra loại pin lithium-metal thương mại an toàn và hiệu quả hơn, đặc biệt đối với xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Nó cũng có thể được tùy chỉnh cho các loại pin tiên tiến khác như pin thể rắn và pin lithium-lưu huỳnh.
