Trong một nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Energy, nhóm nghiên cứu tại Đại học Maryland, giới thiệu chất điện phân tự thích ứng mới, có khả năng tự động mở rộng độ ổn định điện hóa trong quá trình sạc, cải tiến có thể giúp giải quyết một trong những thách thức dai dẳng nhất trong pin sạc nhanh.
Sạc nhanh pin năng lượng cao là vấn đề thiết yếu cho xe điện và thiết bị điện tử cầm tay. Nhưng điều này vẫn còn nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật. Khi pin được sạc nhanh, điện áp bên trong pin tăng đột biến, thường vượt quá ngưỡng ổn định điện hóa cố định của chất điện phân truyền thống. Điều này dẫn đến các phản ứng phụ không mong muốn và sự xuống cấp của pin.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu thiết kế một chất điện phân tự thích ứng, với ngưỡng ổn định điện hóa mở rộng, điều chỉnh theo thời gian thực trong quá trình sạc, vượt xa sự gia tăng điện áp quá mức khi dòng điện sạc tăng lên.
Chất điện phân tự thích ứng, bắt đầu như dung dịch một pha, gồm muối và các dung môi chống oxy hóa, chống khử, nhưng sẽ trải qua quá trình tách dung môi để phân phối lại các thành phần dung môi một cách linh hoạt trong quá trình sạc.
Các dung môi chống oxy hóa tập trung ở điện cực dương, các dung môi chống khử tích tụ ở điện cực âm. Sự phân bố lại không gian này, mở rộng ngưỡng ổn định điện phân theo thời gian thực trong quá trình sạc, cho phép pin chịu được điện áp và dòng điện cao khi sạc nhanh.
Các thí nghiệm chứng minh, trong cả pin kẽm nước và pin lithium-kim loại không chứa nước, chất điện phân này đều cho thấy hiệu suất mạnh mẽ: hiệu suất Coulomb cao, ngăn chặn các phản ứng phụ không mong muốn và kéo dài tuổi thọ chu kỳ của pin, ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt.
Sự đổi mới này hứa hẹn mang lại hiệu quả cho nhiều ứng dụng, từ xe điện sạc nhanh đến lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện, có thể giúp toàn cầu đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang điện khí hóa sạch, hiệu suất cao.
