“Thông thường, nghiên cứu pin liên quan đến các hóa chất để tạo ra các vật liệu mới”, TS. Jigang Zhou từ CLS nói. “Hiệu suất của những vật liệu này được đo bằng cách kiểm tra dòng, điện áp, thời gian sạc và số chu kỳ sạc của vật liệu”.

Nhưng có các vấn đề với phương pháp này và các nhà nghiên cứu vẫn chưa chắc chắn lý do tại sao một số vật liệu hoạt động tốt hơn các vật liệu khác. Vì vậy, Zhou và các nhà nghiên cứu khác đang sử dụng synchrotron để kiểm tra những vật liệu này một cách hoàn toàn mới.

Nếu bạn nghĩ đến một loại pin AA điển hình, loại bạn sẽ tìm thấy trong hầu hết các điều khiển TV từ xa, có một đầu âm và một đầu dương được gọi là điện cực. Mặc dù một số vật liệu có thể được sử dụng để chế tạo những điện cực này, Zhou và nhóm của ông đang sử dụng một loại vật liệu liti-niken-magan-oxit (LMNO) mới trên điện cực dương có thể cung cấp pin có điện áp cao hơn đáng kể.

Trong khi điện áp cao hơn của vật liệu này có thể cung cấp một lợi thế thực sự, nó có xu hướng làm cạn chất điện phân - chất lỏng cần để pin hoạt động đúng cách. Hiểu rõ vai trò của mỗi nguyên tố trong LMNO là rất quan trọng để đẩy mạnh nghiên cứu của ông nhằm giải thích lý do tại sao chất điện phân bị cạn.

Các tia X synchrotron cho phép trực quan hóa LMNO rất chi tiết đến mức ông có thể xác định nơi vật liệu đang phá vỡ dung dịch điện phân, xác định những gì đang xảy ra và làm thế nào để ngăn chặn sự phá vỡ ở những nơi này. Tuy nhiên, đối với các điện cực âm, silic là một vật liệu đầy hứa hẹn và có giá thành rẻ mà các nhà nghiên cứu cũng đang có thành công.

“Silic cung cấp tiềm năng cho pin công suất cao hơn có thể tích trữ nhiều điện cực hơn cho mỗi gram so với pin thông thường”, ông nói. “Một loại pin như vậy có thể hoạt động lâu hơn sau một lần sạc”.

Zhou cho biết: “công suất của silic lớn hơn 10 lần so với các vật liệu điện cực âm hiện nay”. Tuy nhiên, vật liệu này đi kèm với những thách thức riêng của nó. Khi silic được sử dụng trong pin, khối lượng của nó thay đổi rất nhiều khi pin đã được sạc đầy và khi pin đã sử dụng hết kiệt điện cực của nó. Những thay đổi về khối lượng trong các chu kỳ sạc làm cho pin bị phá vỡ theo thời gian, vì vậy các nhà nghiên cứu đang tìm cách làm cho silic ổn định hơn để nó có thể được sử dụng thương mại.

Zhou tin rằng do hiện tại không có các loại pin trên thị trường sử dụng điện cực LMNO silic, nghiên cứu hoàn thiện những vật liệu này có thể đưa đến các loại pin mới, tốt hơn.