Trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí ACS Applied Energy Materials, các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ tiên tiến (ATI) thuộc Đại học Surrey, giới thiệu cực dương pin lithium-ion mới, cung cấp một trong những dung lượng lưu trữ năng lượng cao nhất được ghi nhận đối với hệ thống ống nano carbon-silicon, đồng thời duy trì sự ổn định trong hàng trăm chu kỳ sạc.
Pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho nhiều công nghệ hiện đại, từ điện thoại thông minh đến xe điện. Than chì, vật liệu ở cực dương, được sử dụng phổ biến, ổn định nhưng lại hạn chế về lượng năng lượng mà nó có thể lưu trữ. Trong khi đó, silicon cung cấp dung lượng lớn hơn nhiều, nhưng lại giãn nở trong quá trình sạc, khiến nó bị nứt và xuống cấp theo thời gian.
Để khắc phục điều này, nhóm nghiên cứu phát triển cấu trúc “Ống nano carbon-silicon tích hợp theo chiều dọc” mới. Thiết kế này tạo ra hệ thống dày đặc ống nano carbon trực tiếp lên lá đồng và phủ lên chúng một lớp silicon mỏng, tạo ra khung dẫn điện linh hoạt, có thể hấp thụ sự giãn nở, trong khi vẫn duy trì hiệu suất.
Cực dương thu được có thể lưu trữ một lượng năng lượng rất lớn so với trọng lượng của nó. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nó lưu trữ hơn 3.500 miliampe giờ trên mỗi gram (mAh/g), gần bằng mức tối đa có thể đối với silicon và cao hơn nhiều so với than chì (370 mAh/g) được sử dụng trong các loại pin hiện nay.
Cực dương này cũng cho thấy sự ổn định và hiệu suất được cải thiện qua nhiều chu kỳ sạc. Đây là bước đột phá đáng kể, mang lại dung lượng rất cao, sạc nhanh và độ bền lâu dài. Điều này có thể dẫn đến việc tạo ra loại pin lithium mới, có thể cung cấp năng lượng cho xe điện và các thiết bị điện tử với thời gian dài hơn nhiều chỉ với một lần sạc.
Một lợi thế quan trọng của phương pháp mới này là các ống nano carbon được phát triển trực tiếp trên đồng, vật liệu sử dụng trong pin thương mại, bằng quy trình sản xuất có thể mở rộng. Điều này có thể giúp dễ dàng tích hợp công nghệ này vào các dây chuyền sản xuất công nghiệp hiện có.
