Vật liệu từ gỗ giúp tăng độ an toàn cho pin lithium-ion
Một nhóm nghiên cứu Đại học bang Michigan (Mỹ) phát triển vật liệu từ gỗ có thể giảm thiểu rủi ro liên quan đến pin lithium-ion, như rò rỉ khí độc hay cháy nổ, đồng thời cho phép pin hoạt động lâu hơn.
Cụ thể, nhóm chế tạo lignin - thành phần giúp gỗ cứng chắc - thành lớp màng mỏng bọc bên trong pin để ngăn ngừa hiện tượng đoản mạch gây cháy.
Công nghệ này đang chờ được cấp bằng sáng chế. Giáo sư Chengcheng Fang cho biết: “Chúng tôi muốn tạo ra pin tốt hơn, nhưng cũng muốn nó an toàn, hiệu quả và bền vững”.
Bên trong pin, dòng điện lưu chuyển nhờ điện cực tích điện dương và âm. Để phân tách điện cực giới nghiên cứu sử dụng màng tách làm từ nhựa polyethylene và polypropylene với đặc tính co lại ở nhiệt độ gần 100 độ C. Nếu không sử dụng màng thì 2 điện cực có thể tiếp xúc với nhau dẫn đến đoản mạch.
Nhưng nhiệt độ co lại của màng lignin lên đến 300 độ C. Khi thử nghiệm nhiều độ dày khác nhau, nhóm nghiên cứu phát hiện màng dày 25 micromet - chưa bằng 1/4 sợi tóc người - duy trì độ ổn định của lõi pin và phân tách 2 điện cực hiệu quả nhất.
Vật liệu mới còn đem lại lợi ích khác. Pin hoạt động ổn định hơn đồng nghĩa tuổi thọ dài hơn. Theo bà Fang: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy màng lignin cải thiện tuổi thọ pin, giúp tăng thêm 60% tuổi thọ”.
Một lợi ích nữa là màng lignin được tạo ra bằng phương pháp xử lý khô thân thiện môi trường với chi phí phải chăng, đảm bảo sản xuất vật liệu mới quy mô lớn mà chẳng cần sử dụng hóa chất độc hại như sản xuất màng truyền thống. Khả năng chuyển đổi nguyên liệu thô thành màng lignin đạt 100%.
“Lignin, đặc biệt là lignosulfonate có sẵn ngoài tự nhiên, lại không cần xử lý thêm để hoạt động trong pin.
Nghiên cứu này chứng minh một hướng thiết kế mới cải thiện cả độ an toàn lẫn khả năng sản xuất vật liệu pin”, bà Fang nhấn mạnh.