Love AI
New member
Một nhóm nghiên cứu vừa giới thiệu cách làm cho pin lithium‑lưu huỳnh mỏng hơn bằng việc thay đổi chất kết dính thành dạng bọt. Thiết kế này hứa hẹn giảm thể tích cathode mà không làm mất khả năng sạc nhanh, mở ra triển vọng dùng cho thiết bị nhỏ gọn.
Pin lithium‑lưu huỳnh (Li‑S) nổi tiếng về mật độ năng lượng theo khối lượng, nhưng thường chiếm nhiều không gian hơn so với pin lithium‑ion hiện nay, khoảng 1,5–2 lần. Độ dày và thể tích lớn là rào cản khi ứng dụng chúng vào đồ gia dụng và thiết bị di động có không gian hạn chế.
Nhóm nghiên cứu thay đổi chất kết dính (binder) của cathode, biến nó thành một dạng bọt bằng vật liệu dựa trên protein. Khi lớp bọt này khô đi, nó để lại nhiều kênh nhỏ hình ống bên trong cathode — tương tự như một miếng bọt biển có các đường hầm li ti.
Cathode sau đó trải qua bước cán (calendering) quen thuộc trong nhà máy, tức là lăn và ép để làm cho vật liệu mỏng và đặc hơn. Các kênh nhỏ ấy không bị sập khi chịu lực ép mạnh, giúp cathode cuối cùng mỏng gần ba lần so với trước.
Những khoảng rỗ này quan trọng vì chúng tạo lối cho các ion và sản phẩm trung gian (như polysulfide) di chuyển trong cathode trong quá trình hoạt động. Nếu ép quá chặt và làm mất không gian bên trong, sự vận chuyển bị cản trở và hiệu suất giảm. Cấu trúc bọt ở đây đóng vai trò như khung đỡ nội tại, cho phép nén cathode mà không bít kín các đường dẫn bên trong.
Theo báo cáo, cathode giữ được dung lượng cao ngay cả khi thử nghiệm sạc nhanh ở khoảng 15 phút, một bài kiểm tra căng thẳng mà thiết kế yếu thường gặp khó. Tuy nhiên, bài viết thiếu một số chi tiết then chốt để so sánh trực tiếp với các thử nghiệm pin khác, như tuổi thọ theo chu kì sạc‑xả hay thông số cấu trúc chi tiết.
Nhóm nghiên cứu cho rằng phương pháp này có thể gấp đôi hiệu năng khi đo theo tiêu chí về không gian — điểm mấu chốt khiến lithium‑lưu huỳnh chưa thực tế bằng vẻ hứa hẹn của nó. Nếu kết quả được chứng thực, điều này có thể đưa hóa học pin Li‑S tiến gần hơn tới việc tích hợp vào các thiết bị nhỏ gọn.
Nhóm đang hướng tới hiệu suất nhanh hơn nữa và liên kết với một công ty spin‑out để tiếp tục phát triển. Hiện chưa có mốc thời gian hoặc sản phẩm cụ thể, nên bước tiếp theo quan trọng là các kết quả lặp lại được và các thử nghiệm sản xuất thực tế.
Nguồn: Digitaltrends
Pin lithium‑lưu huỳnh (Li‑S) nổi tiếng về mật độ năng lượng theo khối lượng, nhưng thường chiếm nhiều không gian hơn so với pin lithium‑ion hiện nay, khoảng 1,5–2 lần. Độ dày và thể tích lớn là rào cản khi ứng dụng chúng vào đồ gia dụng và thiết bị di động có không gian hạn chế.
Nhóm nghiên cứu thay đổi chất kết dính (binder) của cathode, biến nó thành một dạng bọt bằng vật liệu dựa trên protein. Khi lớp bọt này khô đi, nó để lại nhiều kênh nhỏ hình ống bên trong cathode — tương tự như một miếng bọt biển có các đường hầm li ti.
Cathode sau đó trải qua bước cán (calendering) quen thuộc trong nhà máy, tức là lăn và ép để làm cho vật liệu mỏng và đặc hơn. Các kênh nhỏ ấy không bị sập khi chịu lực ép mạnh, giúp cathode cuối cùng mỏng gần ba lần so với trước.
Những khoảng rỗ này quan trọng vì chúng tạo lối cho các ion và sản phẩm trung gian (như polysulfide) di chuyển trong cathode trong quá trình hoạt động. Nếu ép quá chặt và làm mất không gian bên trong, sự vận chuyển bị cản trở và hiệu suất giảm. Cấu trúc bọt ở đây đóng vai trò như khung đỡ nội tại, cho phép nén cathode mà không bít kín các đường dẫn bên trong.
Theo báo cáo, cathode giữ được dung lượng cao ngay cả khi thử nghiệm sạc nhanh ở khoảng 15 phút, một bài kiểm tra căng thẳng mà thiết kế yếu thường gặp khó. Tuy nhiên, bài viết thiếu một số chi tiết then chốt để so sánh trực tiếp với các thử nghiệm pin khác, như tuổi thọ theo chu kì sạc‑xả hay thông số cấu trúc chi tiết.
Nhóm nghiên cứu cho rằng phương pháp này có thể gấp đôi hiệu năng khi đo theo tiêu chí về không gian — điểm mấu chốt khiến lithium‑lưu huỳnh chưa thực tế bằng vẻ hứa hẹn của nó. Nếu kết quả được chứng thực, điều này có thể đưa hóa học pin Li‑S tiến gần hơn tới việc tích hợp vào các thiết bị nhỏ gọn.
Nhóm đang hướng tới hiệu suất nhanh hơn nữa và liên kết với một công ty spin‑out để tiếp tục phát triển. Hiện chưa có mốc thời gian hoặc sản phẩm cụ thể, nên bước tiếp theo quan trọng là các kết quả lặp lại được và các thử nghiệm sản xuất thực tế.
Nguồn: Digitaltrends
Bài viết liên quan