Pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ smartphone, laptop cho đến xe điện và tất cả các thiết kế pin đó đều sử dụng than chì làm anode, điện cực âm của thiết bị. Anode là tâm điểm quan trọng của các nhà khoa học đang đi tìm cách cải thiện hiệu suất pin.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Nga (MISIS) đang thăm dò các chất thay thế cho anode than chì có thể mang lại hiệu quả cao hơn. Thông qua một kỹ thuật gọi là nhiệt phân phun siêu âm, trong đó các ion của kim loại đặc biệt được biến thành sương mù thông qua sóng siêu âm và sau đó nước bị bốc hơi ở nhiệt độ cao, nhóm nghiên cứu đã có thể tạo ra những khối cầu cực nhỏ với cấu trúc rỗng, xốp mà có vẻ phù hợp với mục đích của họ.

Chúng được tích hợp vào pin lithium làm anode và được đưa vào thử nghiệm và nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy nhiều lợi ích về hiệu suất. Vật liệu mới này không chỉ mang lại dung lượng pin gấp nhiều lần so với pin lithium ion thông thường mà đặc tính rỗng của anode được duy trì tốt trong hơn 1.000 chu kỳ sạc. Đặc điểm này hoạt động để làm đệm cho biến động thể tích diễn ra trong quá trình sạc, giúp pin duy trì ổn định với tuổi thọ dài ấn tượng.

“Các hạt vi cầu cấu trúc nano xốp (với thành phần Cu0.4Zn0.6Fe2O4) mà chúng tôi chiết xuất được, được sử dụng làm vật liệu cực dương cung cấp dung lượng cao hơn 3 lần so với các loại pin hiện có trên thị trường. Bên cạnh đó, nó cho phép tăng số chu kỳ xả lên gấp 5 lần so với các lựa chọn thay thế than chì hứa hẹn khác. Bước tiến này đạt được là do hiệu ứng hiệp đồng với sự kết hợp của cấu trúc nano đặc biệt và thành phần của các nguyên tố được sử dụng”, tác giả nghiên cứu Evgeny Kolesnikov cho biết.

Như thường thấy với dạng nghiên cứu này, việc biến những kết quả thử nghiệm đầy hứa hẹn trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát này thành một mẫu pin có thể cung cấp năng lượng cho smartphone trong vòng 3 ngày không phải là một việc dễ dàng. Nhưng dung lượng cao và độ ổn định chu kỳ tuyệt vời như vậy là những thuộc tính rất đáng mong đợi khi nói đến pin thế hệ tiếp theo, do vậy nghiên cứu mở ra một hướng đi đầy hứa hẹn khác cho các nhà khoa học trong lĩnh vực này khám phá.