Cuộc tìm kiếm phát minh thế hệ pin năng lượng mới đã dẫn dắt các nhà nghiên cứu tại Canadian Light Source (CLS) đến nhiều cuộc thử nghiệm phương pháp mới, vật liệu mới để phát triển ra được nguồn năng lượng an toàn hơn, rẻ hơn và duy trì được lâu hơn.
“Thông thường thì nghiên cứu về pin thường sử dụng phương pháp xào nấu các chất hoá học khác nhau để tạo ra vật liệu mới”, giáo sư Jigang Zhou, một người trong nhóm các nhà khoa học đang nghiên cứu tại CLS, “Tính năng của vật liệu sẽ được đánh giá bằng cách đo cường độ dòng điện, điện, thời gian sạc và số lần sạc mà vật liệu có thể chịu được. Nói tóm lại chính bắn tên trong bóng tối và xác định trình độ bắn giỏi đến mức nào.”
Nhưng thực ra vẫn có nhiều vấn đề phát sinh với phương thức nghiên cứu này và các nhà nghiên cứu thì luôn không chắc chắn loại vật liệu cho hiệu quả tốt hơn. Vì thế Zhou và các cộng sự đã thử sử dụng máy gia tốc hạt để tìm ra một phương thức hoàn toàn mới có thể đánh giá các loại vật liệu hiệu quả hơn.
Khi xét về loại pin AA được sử dụng rộng rãi, ta thấy rằng chúng 2 cực điện âm dương. Mặc dù rất nhiều loại vật liệu có thể được sử dụng để làm điện cực nhưng Zhou cùng nhóm của ông đã quyết định sử dụng hợp chất oxit của Liti-Nickel-Mangan(LMNO) để làm điện cực dương, nhờ vậy có cung cấp cho pin điện thế khá cao hơn.
Mặc dù có thể giúp cho pin điện thế cao hơn nhưng vật liệu này lại có nhược điểm dễ làm khô chất điện giải—chất lỏng cần thiết để pin hoạt động bình thường. VÌ thế cần hiểu rõ vai trò cùng từng nguyên tố trong LMNO để tiến hành nghiên cứu sâu hơn lý do chất điện giải bị khô.
Chiếu tia X trong máy gia tốc hạt cho ra hình ảnh chi tiết của LMNO giúp giáo sư xác định được cách thức vật liệu này đã phá huỷ chất điện giải như thế nào, ở chỗ nào, cũng như cách để hạn chế sự phá huỷ này.
Đối với điện cực âm thì Sillicon là vật liệu rẻ mang nhiều tiềm năng.
“Sillicon có tiềm năng giúp tăng dung lượng của pin, tức tăng được năng lượng tích trong mỗi gam khối lượng pin. Loại pin mới này sẽ xài được lâu hơn với 1 lần sạc, gấp 10 lần so với dung lượng của pin sử dụng vật liệu điện cực âm hiện hành.”, giáo sư Zhou cho biết.
Tuy nhiên, loại vật liệu này cũng vẫn còn tồn tại khuyết điểm. Khi sử dụng loại pin có điện cực âm là Sillicon thì dung lượng khi pin đầy và pin cạn sẽ xuất hiện sai lệch. Điều này dẫn tới vòng đời của pin ngày càng giảm nhanh chóng và mau hư hỏng. Vì thế nên các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm cách để ổn định loại vật liệu này và hướng tới thương mại hoá.
Ông Zhou tin rằng hiện giờ chưa có bất kì loại pin nào sử dụng cặp điện cực Sillicon-LMNO, các nghiên cứu hoàn thiện những loại vật liệu này sẽ giúp chúng ta có được thế hệ pin mới tiếp theo.
Người dịch: Trịnh Trần Khánh Duy
Nguồn: Phys.org
