Các nhà nghiên cứu công bố loại pin lithium ion dẻo "bất tử", hứa hẹn sẽ ra mắt trong vòng 2 năm tới

Bê tông xây nên nền móng thế giới hiện đại ngày nay, nhưng thứ vận hành công nghệ của tương lai đặt trên nền bê tông đó thì là pin lithium-ion. Công nghệ pin là nguồn sống của hầu hết thiết bị chạy điện có thể sạc được, từ điện thoại vừa lòng bàn tay cho tới chiếc xe điện mà gia đình bạn ngồi vừa. Tuy nhiên, pin lithium-ion cũng giống bê tông - chúng là đứa con hoang dại của tự nhiên được bàn tay con người nhào nặn nên, chất đầy vấn đề khó giải quyết.

Công nghệ pin lithium-ion dựa trên nguyên liệu độc hại, dễ cháy nên chỉ cần hỏng hóc chút xíu, thiết bị điện dù có nhỏ bé tới đâu cũng sẽ biến thành một quả bom với sức công phá kha khá. Tuy nhiên, ta tin rằng khoa học chỉ chưa tìm ra giải pháp an toàn.

Loại pin này vẫn an toàn ngay cả khi bị cắt ra, bị bẻ cong.

Các nhà vật lý học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins (APL) cũng chia sẻ niềm tin ấy. Suốt 5 năm qua họ đã và đang cố gắng thiết kế lại pin li-ion, hòng tìm ra một thứ pin an toàn gần mức tuyệt đối. Năm 2017, họ công bố - sản phẩm có được khi hợp tác với Đại học Maryland: một thứ pin vẫn an toàn ngay cả khi bị cắt ra, bị bẻ cong, bị va đập mạnh vào hay khi ngâm trong nước.

Cuối năm ngoái, đội ngũ tại phòng thí nghiệm Johns Hopkins đẩy giới hạn ra xa hơn, làm ra được thứ pin chống lửa và có điện áp tương đương với pin hiện có trên thị trường.

Để có được trạng thái “bất tử” (bất tử theo kiểu chống chịu được tổn thương nhưng vẫn có thể chết già), pin phải sở hữu một lớp chất điện phân thực sự hiệu quả; nếu như bạn chưa biết, thì chất điện phân là thứ ngăn cách cực âm và dương của một cục pin. Khi bạn sử dụng pin li-ion, các hạt lithium mang điện tích chạy qua một lớp màng chắn nằm trong chất điện phân, đi từ cực âm sang cực dương, rồi trải qua phản ứng hóa học để tạo năng lượng.

Đa số chất điện phân trong pin li-ion sử dụng hợp chất trộn giữa muối lithium dễ cháy và dung dịch độc hại; Jeff Maranchi, trưởng bộ phận nghiên cứu khoa học vật chất tại APL gọi đây là “công thức gây ra thảm họa”. Nếu vách ngăn mỏng này mà thủng, pin sẽ chập điện, phản ứng hóa học xảy ra bên trong sẽ khiến nhiệt lượng viên pin vọt cao đột ngột. Và khi nhiệt tìm được đường tới chất điện phân dễ cháy đặt cạnh một cực âm nhiều oxy, bạn sẽ có cho mình một đám cháy “nho nhỏ”.

Thử nghiệm đốt cháy pin mới của APL.

Pin cấu thành từ nước có thể tránh được thảm kịch trên, với chất điện phân có thành phần chính từ nước sẽ vừa không độc hại mà lại chẳng dễ cháy. Thế nhưng đã 25 năm rồi, khoa học vẫn chưa thể ứng dụng được thứ pin yếu ớt này. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tại APL cuối cùng cũng tìm dược giải pháp: họ tăng lượng muối lithium có trong hợp chất điện phân, trộn thêm vào đó nhựa polymer, thế là đã có thể tăng hiệu điện thế từ 1,2 volt lên tới 4 volt, tương đương với pin li-ion hiện tại.

Khi Konstantinos Gerasopoulos, nhà nghiên cứu lão thành tại APL và cũng là người dẫn dắt nghiên cứu, tìm được cách gắn cực âm và cực dương sẵn có với chất điện phân mới, họ tạo ra được thứ pin có một không hai. Nó trong suốt và mềm dẻo như kính áp tròng, không độc và cũng không bắt lửa, có thể được sản xuất và vận hành ngoài môi trường mà không cần đặt trong hộp kín. Đặc biệt nhất, đời có quăng quật nó ra sao, pin vẫn không hề hấn gì.