Đã tìm ra giải pháp "hồi sinh" pin sạc

Đầu tiên, là nguyên nhân pin lithium-ion sau một thời gian sử dụng, trải qua một số lần hữu hạn chu kỳ sạc xả thì sẽ bị giảm công suất và mật độ lưu trữ năng lượng. Tình trạng lão hóa pin lithium-ion xảy ra vì vài lý do, chủ yếu là vì sự xuất hiện của một lớp vật chất được gọi là SEI - Solid Electrolyte Interphase, chất điện phân thể rắn bao bọc những điện cực dương trong cục pin. Lớp điện phân này sẽ tiêu thụ những ion lithium, tăng điện trở của điện cực. Trong một khoảng thời gian đủ dài, lớp điện phân SEI kết hợp với sự xuống cấp của điện cực và chất điện phân trong cục pin, khả năng trữ năng lượng của pin lithium-ion sẽ giảm dần.

Giải pháp đơn giản và thường gặp nhất là đổi hệ thống pin khác cho thiết bị công nghệ hay xe hơi. Tuy nhiên mới đây một nhóm các nhà nghiên cứu trung quốc đã tìm ra được một cách mới để hồi sinh những cell pin lithium-ion đã xuống cấp, điện cực bám đầy SEI. Giải pháp đó, mô tả một cách đơn giản, đó là bơm những ion lithium mới trực tiếp vào cell pin đã bị lão hóa, để bù đắp lại khả năng lưu trữ năng lượng đã mất qua thời gian.

Để làm được điều này, đầu tiên, các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình AI tạo sinh, cùng lý thuyết điện hóa hữu cơ để tạo ra một hợp chất có khả năng giam ion lithium. Hợp chất này có khả năng và nhiệm vụ xả ion lithium vào bên trong cell pin, khi được kích hoạt ở điện áp phù hợp. Một hệ quả tích cực khác, đó là sau khi quá trình xả ion lithium mới vào cell pin cũ hoàn tất, sản phẩm khí gas của quá trình phản ứng hóa học có thể được đẩy ra khỏi cell pin một cách dễ dàng, từ đó cho phép những ion lithium mới làm việc hiệu quả hơn.

Trong thử nghiệm thực tế, các nhà nghiên cứu gần như đã hồi sinh được hoàn toàn khả năng lưu trữ năng lượng của những cục pin lithium iron phosphate đã qua sử dụng, chỉ còn 85% công suất trữ điện. Với nghiên cứu mới này, các nhà khoa học tin rằng tuổi thọ của pin lithium-ion có thể tăng lên tới ngưỡng 12 đến tận 60 nghìn chu kỳ sạc xả.

Đương nhiên vì là những nghiên cứu ban đầu, nên vẫn còn vài nhược điểm trong kỹ thuật hồi sinh pin lithium-ion. Đáng kể nhất trong số đó, là để quá trình đẩy ion lithium mới vào cell pin được thực hiện hiệu quả, thì chính bản thân cell pin cũng phải được thiết kế đặc biệt để có không gian cho quá trình này diễn ra. Điều này đồng nghĩa với việc cell pin lithium-ion sẽ phải có kích thước lớn hơn, và phức tạp hơn so với những cell pin phổ biến hiện nay, vốn được bọc rất kín để lithium không tự bốc cháy vì phản ứng hóa học với không khí.

Một vấn đề khác, đó là công nghệ pin xe điện, lithium iron phosphate, dựa trên tính chất hóa học rất khác so với công nghệ lithium-ion đang được ứng dụng trong những chiếc điện thoại hay laptop anh em sử dụng hàng ngày. Giải pháp của người Trung Quốc tạo ra chưa chắc đã hiệu quả đối với các thiết bị công nghệ tiêu dùng.

Dù vậy, đây cũng là một hướng đi đầy giá trị, không chỉ với ngành xe điện, mà còn cả môi trường nữa.