VINACHEM

Pin Liti giúp cho xe điện di chuyển được vài trăm dặm cho mỗi lần sạc điện. Khả năng tích trữ năng lượng của loại pin này đã được nhiều người biết đến, nhưng khuynh hướng bắt lửa của nó khiến nhiều người phải lo ngại. Những ngọn lửa này xuất hiện thường xuyên nhất khi pin quá nóng hoặc quay vòng nhanh. Cùng với sự xuất hiện ngày càng nhiều của xe điện trên các con đường, thì công nghệ sản xuất pin cũng phải thay đổi cho phù hợp nhằm giảm bớt những ngọn lửa nguy hiểm và thảm khốc nói trên.

Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois, Chicago, Mỹ cho biết rằng, Graphen - một loại vật liệu tuyệt vời của thế kỉ 21 - có thể tách Oxy ra khỏi các ngọn lửa pin Liti.

Lý do khiến cho pin Liti dễ bắt lửa là do quay vòng hoặc sạc/xả sạc liên tục, và nhiệt độ trong pin cao. Những điều kiện đó có thể làm cho cực âm trong Pin - trong hầu hết các pin Liti, cực âm là Oxit chứa Liti, thông thường là Oxit Liti Coban - phân hủy và giải phóng Oxy. Nếu oxy kết hợp với các sản phẩm dễ cháy khác được tạo ra trong quá trình phân hủy chất điện phân ở mức nhiệt đủ cao thì sự tự bốc cháy có thể xảy ra.

Vì vậy, các nhà khoa học đã tìm kiếm một loại vật liệu có thể ngăn không cho oxy thoát ra từ cực âm kết hợp với các sản phẩm bắt cháy khác trong pin. Đó là Graphen - là một lớp vật liệu siêu mỏng gồm các nguyên tử Cacbon sắp xếp thành với các đặc tính độc đáo.

Các nhà nghiên cứu cho biết, những tấm Graphen này ngăn không cho Oxy đi qua. Graphen bền, dẻo và có thể được dùng để dẫn điện. Họ nói thêm, nếu bao phủ những hạt rất nhỏ của cực âm Oxit Liti Coban của pin liti bằng graphen thì có thể ngăn không cho Oxy thoát ra.

Để làm được như vậy, đầu tiên các nhà nghiên cứu biến đổi hóa học graphen khiến cho nó dẫn điện được. Tiếp theo, họ bao phủ những hạt rất nhỏ của cực âm Oxit Liti Coban trong vật liệu Graphen dẫn điện. Khi quan sát các hạt Oxit Liti Coban đã được bọc trong Graphen bằng kính hiển vi điện tử, các nhà nghiên cứu thấy rằng sự giải phóng Oxy ở mức nhiệt cao đã giảm đáng kể so với các hạt không được bọc trong Graphen.

Sau đó, các nhà nghiên cứu liên kết các hạt đã bọc graphen với một vật liệu liên kết để tạo thành cực âm có thể sử dụng, và lắp nó vào trong pin kim loại Liti. Khi đo lượng oxy giải phóng trong một chu kỳ Pin, họ thấy hầu như không có Oxy giải phóng ra khỏi cực âm ngay cả ở điện áp rất cao. Pin kim loại Liti vẫn hoạt động tốt sau 200 chu kỳ. Pin có cực âm đã được bọc bằng graphen chỉ mất 14% dung lượng sau chu kỳ nhanh (còn pin kim loại liti thông thường giảm khoảng 45% hiệu suất ở cùng điều kiện).

Theo các nhà nghiên cứu, graphen là vật liệu lý tưởng để ngăn chặn sự giải phóng oxy vào trong chất điện phân. Graphen ngăn không cho oxy đi qua, nó dẫn điện, mềm dẻo và đủ bền để chịu được các điều kiện bên trong pin. Nghiên cứu này cho thấy rằng việc sử dụng graphen trong cực âm có thể làm giảm sự giải phóng oxy và có thể là một cách để giảm nguy cơ bốc cháy trong các pin liti hiện nay.

Phạm Huệ

Theo ScienceDaily, 4/2019