Công nghệ để hồi sinh pin lithium lên tới 12.000 chu kỳ sạc được phác thảo
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Phúc Đán, Trung Quốc, đã phát triển một phương pháp làm mới và kéo dài tuổi thọ của pin lithium, mở ra hy vọng cải thiện tính bền vững của pin và giảm thiểu rác thải điện tử. Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature, dựa trên một kỹ thuật phục hồi các tế bào lithium-ion bị suy giảm, giúp tăng khả năng sử dụng của chúng trong thời gian dài. Pin lithium-ion được ứng dụng rộng rãi trong smartphone, laptop và xe điện, nhưng hiệu suất của chúng giảm dần theo thời gian do sự suy thoái của điện cực và các phản ứng hóa học phụ.
Nghiên cứu do Peng Huisheng và Gao Yue từ Đại học Phúc Đán cùng các tổ chức nghiên cứu Trung Quốc khác đã xác định và tổng hợp một phân tử mang lithium - lithium trifluoromethanesulfinate (LiSO₂CF₃). Họ mô tả loại muối chức năng dạng bột trắng này như một loại thuốc điều trị chính xác cho pin lithium-ion. Theo thời gian, pin lithium-ion mất hiệu suất do lithium bị mắc kẹt trong các hợp chất không hoạt động và vật liệu điện cực bị phân hủy.
Phương pháp mới bao gồm việc đưa dung dịch điện giải chứa LiSO₂CF₃ hòa tan vào pin bị suy giảm. Khi áp dụng điện áp, hợp chất này phân hủy, giải phóng ion lithium tái tích hợp vào vật liệu điện cực, phục hồi dung lượng đã mất. Đồng thời, quá trình phân hủy tạo ra các sản phẩm khí như SO₂, HCF₃ và C₂F₆, sẽ tự động thoát ra khỏi dung dịch điện giải nếu pin được thiết kế cho phép thông hơi.
Mở rộng tuổi thọ từ 1.500 lên 12.000 chu kỳ sạc. Sau khi phục hồi lithium hoàn tất, pin sẽ được niêm phong và kiểm tra hiệu suất. Các thí nghiệm ban đầu cho thấy pin lithium-iron phosphate được xử lý theo phương pháp này có thể phục hồi gần như toàn bộ dung lượng đã mất, kéo dài tuổi thọ lên tới 12.000 chu kỳ sạc, trong khi pin của ô tô điện thông thường chỉ có tuổi thọ khoảng 1.500 chu kỳ sạc.
Theo Gao Yue, "Pin chỉ mất 4% hiệu suất sau 11.818 chu kỳ. Đối với xe điện sạc hai lần mỗi ngày, pin có thể kéo dài tới 18 năm. Trong khi đó, pin xe điện hiện tại thường mất 30% hiệu suất chỉ sau 2,7 năm với cùng thói quen sạc." Tuy nhiên, việc triển khai thực tế đòi hỏi các pin phải được thiết kế để bổ sung điện giải và thoát khí, điều này có thể hạn chế tính khả thi của công nghệ mới cho các thiết bị điện tử tiêu dùng phổ biến.
Dù còn trong giai đoạn thử nghiệm, quy trình này hứa hẹn sẽ giảm thiểu rác thải pin và kéo dài tuổi thọ của các tế bào lithium-ion có thể sạc lại, đặc biệt trong hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Đột phá này không chỉ có khả năng kéo dài tuổi thọ pin và giảm rác thải điện tử, mà còn giảm tác động môi trường từ việc khai thác lithium. Cần thêm thử nghiệm và phê duyệt quy định trước khi phương pháp này có thể được áp dụng rộng rãi, nhưng nó là một bước hứa hẹn hướng tới ngành công nghiệp pin bền vững hơn.
Nguồn: www.tomshardware.com/tech-industry/chinese-researchers-develop-method-to-revive-lithium-batteries-that-significantly-extends-their-lifespan