25.4.13
Cách đây 6 tháng, giáo sư Harold Kung của đại học Northwestern đã đưa ra lý luận rằng sử dụng vật liệu hỗn hợp graphene-silicon có thể làm thời gian xạc của loại pin lithium-ion mới này nhanh gấp 10 lần, đồng thời cũng tăng tuổi thọ của pin lên 10 lần. Công nghệ mà giáo sư Harold Kung đưa ra có thể cho phép các pin điện thoại, laptop chỉ cần xạc 15 phút mà dùng được cả tuần. Công nghệ này cũng cho phép dải xạc rộng hơn và nhanh hơn cho các loại xe điện.

Để đạt được điều này, các nhà nghiêm cứu đã thay thế vật chất dùng trong pin Li-on. Pin Li-ion thông thường sạc bằng cách di chuyển các electron từ chất điện phân sang bản cực dương (thường được làm bằng graphene). Chất thay thế là silicon có hiệu suất cao hơn graphene nhiều lần. Silicon cho gắn 4 nguyên tử chất Lithi lên một nguyên tử silicon, trong khi 6 nguyên tử carbon của graphene chỉ mang được một nguyên tử Lithi.

Tuy nhiên, chất silicon lại có xu hướng mở rộng và gắn chặt vào nhau trong quá trình sạc, gây hư hại cho pin. Để giải quyết vấn đề này, nhóm các nhà nghiên cứu trên đã kẹp silicon vào giữa hai miếng graphene có tác dụng tránh gây phân mảnh pin.

Họ cũng khoan những lỗ nhỏ, kích thước từ 10 đến 20 nanomet trên các tấm cực để tăng thời gian sạc pin. Việc còn lại phải làm của họ là cải tiến cực âm của pin và chất điện phân để pin có thể tự ngắt nhằm tránh bắt lửa hoặc phát nổ khi nhiệt độ pin lên quá cao.



Vào thời điểm công bố kết quả nghiên cứu của mình, giáo sư Harold tin rằng công nghệ graphene silicon có thể được đưa ra thị trường trong vòng 3 tới 5 năm. Thế nhưng, thật ngạc nhiên, mới đây công ty XG Sciences vừa công bố các sản phẩm pin lithium-ion có sử dụng nguyên liệu graphene-silicon của công ty này đã sẵn sàng để tung ra thị trường. Cấu trúc nano của các tấm graphene này sẽ cho phép các pin lithium-ion tăng khả năng dự trữ năng lượng lên gấp 4 lần và tăng tuổi thọ lên đáng kể. Công nghệ này có tiềm năng rất lớn nhằm mở rộng các loại xe điện, tăng thời gian giữa 2 lần xạc của các thiết bị điện tử cầm tay, giảm trọng lượng của các thiết bị này, và giảm chi phí lưu trữ năng lượng từ pin mặt trời để sử dụng vào ban đêm.

Tìm hiểu thêm:
Công nghệ tăng dung lượng pin và tốc độ sạc lên 10 lần (VNexpress, 2011)
Graphene Silicon Nanoplatelets Increase Lithium-Ion Battery Capacity 4 Fold (Cleantechnica, 2013)
NEW BATTERY ANODE WITH FOUR TIMES THE CAPACITY OF CONVENTIONAL MATERIALS (XG Sciences, 2013)
New technology improves both energy capacity and charge rate in rechargeable batteries (Northwestern University, 2011)