Hàn Quốc phát triển pin xe điện ba lớp chống cháy nổ

Pin lithium-ion (Li-ion) là một thành phần quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, nó thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng tái tạo và không carbon. Tuy nhiên, pin Li-ion sử dụng chất điện phân lỏng với vật liệu hữu cơ có nguy cơ bắt lửa. Các bộ tách dùng để tách điện cực cũng dễ bị hư hỏng và có thể dẫn đến đoản mạch, gây nổ. Điều này đã làm dấy lên mối lo ngại về việc sử dụng bộ pin Li-ion trong các giải pháp lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Do đó, các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk (DGIST) ở Hàn Quốc đã và đang nghiên cứu hệ thống điện phân dựa trên polyme rắn có khả năng chống cháy nổ, nhưng việc thương mại hóa công nghệ này sẽ gặp nhiều khó khăn.

Pin thể rắn hoạt động kém hơn so với pin polymer lỏng vì khó đạt được sự tiếp xúc hoàn toàn giữa các điện cực và chất điện phân. Khi pin trải qua quá trình sạc và xả trong quá trình sử dụng, lithium-ion tạo thành các sợi nhánh kim loại sắc nhọn hoặc các cấu trúc giống như cây. Những sợi nhánh này không chỉ làm giảm hiệu suất pin mà còn làm tăng nguy cơ cháy nổ. Một nhóm nghiên cứu do Kim Jae-hyun - nhà nghiên cứu tại Ban Công nghệ Năng lượng và Môi trường thuộc DGIST, đã khắc phục rào cản này bằng cách chuyển sang hệ thống ba lớp tạo nên chất điện phân polyme rắn.

Theo đó, “chất điện phân polymer rắn ba lớp" có thể ngăn ngừa hỏa hoạn và tạo điều kiện cho các ion mang điện tích di chuyển nhanh chóng bên trong các cell pin, giúp tốc độ truyền năng lượng nhanh hơn. Kết quả thử nghiệm cho thấy, pin vẫn giữ được 87,9% hiệu suất ngay cả sau 1.000 chu kỳ sạc và xả. Trong khi đó, một loại pin Li-ion thông thường sử dụng chất điện phân lỏng chỉ có thể giữ được 70-80% hiệu suất ở giai đoạn này.

"Nghiên cứu này dự kiến ​​sẽ đóng góp đáng kể vào việc thương mại hóa pin kim loại lithium sử dụng chất điện phân (polymer rắn), đồng thời tăng cường tính ổn định và hiệu quả cho các thiết bị lưu trữ năng lượng,” ông Kim Jae-hyun cho biết trong một thông cáo báo chí.

Giống như pin Li-ion thông thường, loại pin polymer rắn ba lớp này cũng có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, từ điện thoại thông minh đến các giải pháp lưu trữ năng lượng quy mô lớn.