Đột phá về pin lithium-kim loại kết hợp nylon, tăng hiệu quả cho pin

Pin lithium được sử dụng phổ biến ngày nay do mật độ năng lượng cao và thiết kế nhẹ. Những loại pin này cung cấp năng lượng cho nhiều thứ, từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay đến xe điện. Tuy nhiên, có hai loại pin lithium chính: lithium-ion và lithium-kim loại (lithium-metal).

Pin lithium-ion là loại pin thường thấy trong các thiết bị điện tử sử dụng phổ biến hằng ngày như điện thoại thông minh, máy tính xách tay,…

Trong khi đó, pin lithium-kim loại cung cấp mật độ năng lượng thậm chí còn lớn hơn, được ứng dụng trong công nghệ robot, giao thông vận tải và các công nghệ tiên tiến khác.

Nhưng bất chấp các ưu điểm của chúng, pin lithium-kim loại vẫn có vấn đề về an toàn và tuổi thọ do sự hiện diện của các vật liệu nguy hiểm và các phản ứng phụ không mong muốn, được gọi là phản ứng ký sinh, làm giảm hiệu suất của pin.

Để cải thiện hiệu suất pin lithium-kim loại, các nhà nghiên cứu thường sử dụng chất phụ gia để ổn định giao diện pin và giảm tình trạng kém hiệu quả.

Trong một khám phá mang tính đột phá, các nhà khoa học từ Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả Rập Xê Út phát hiện ra nylon, một loại polymer thường thấy trong quần áo, có thể hoạt động như chất phụ gia hiệu quả khi hòa tan trong dung dịch lithium nhẹ.

Khác với các phương pháp trước đây dựa vào dung môi mạnh, phương pháp cải tiến này cho phép nylon hòa tan trong điều kiện nhẹ hơn, khiến nó trở thành lựa chọn an toàn và hiệu quả hơn để cải thiện hiệu suất pin.

Việc kết hợp nylon tạo ra pin lithium-kim loại hiệu quả hơn, tuổi thọ dài hơn và ít phản ứng ký sinh hơn. Nghiên cứu của họ đã kiểm tra tính chất hóa học đằng sau tương tác giữa nylon và lithium, đặc biệt tập trung vào các liên kết phân tử quan trọng giúp cải thiện khả năng này.

Bằng cách sử dụng vật liệu quen thuộc và tiết kiệm chi phí như nylon, các nhà nghiên cứu KAUST đã tìm ra cách kết hợp nylon vào thiết kế pin lithium-kim loại, giúp tăng hiệu suất và cải thiện độ an toàn cho pin lithium-kim loại, giúp chúng khả thi hơn khi sử dụng rộng rãi.

Khám phá này có thể dẫn đến các giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn hơn, lâu dài hơn và giá cả phải chăng, mang lại lợi ích cho các ngành công nghiệp từ điện tử tiêu dùng đến giao thông vận tải.

Nghiên cứu này đã được công bố trên ACS Energy Letters và Energy & Environmental Science.