Một phát hiện tình cờ trong phòng thí nghiệm ở Canada có thể giúp kéo dài tuổi thọ của pin máy tính xách tay, điện thoại và ô tô điện.

Theo các nhà khoa học từ Đại học Dalhousie ở Halifax, băng dính phổ biến trong pin có thể là nguyên nhân khiến nhiều thiết bị mất một phần năng lượng khi tắt hoặc không được sử dụng, đây là hiện tượng được gọi là tự phóng điện.

"Trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi thực hiện nhiều thí nghiệm rất phức tạp để cải thiện pin, nhưng lần này chúng tôi phát hiện ra một điều rất đơn giản," Michael Metzger, trợ lý giáo sư khoa vật lý và khoa học khí quyển của Đại học Dalhousie, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Trong các tế bào pin thương mại có băng dính - giống như băng dính Scotch - giữ các điện cực lại với nhau và có sự phân hủy hóa học của băng dính này, tạo ra một phân tử dẫn đến hiện tượng tự phóng điện."

Ông Metzger cho biết giải pháp cũng rất đơn giản: thay thế băng dính nhựa polyetylen terephthalate, hay PET, thường được sử dụng bên trong pin bằng một thứ gì đó bền và ổn định hơn.

"Đó là một khám phá có liên quan đến thương mại," Metzger nói. “Đó là một việc nhỏ nhưng chắc chắn có thể giúp cải thiện pin.”

Metzger và nhóm của ông đã cố gắng tìm hiểu lý do tại sao các pin lithium-ion trong các thiết bị không hoạt động có xu hướng mất một phần năng lượng và tự phóng điện, điều đã khiến người tiêu dùng cũng như nhà sản xuất thất vọng từ lâu.

Metzger nói với CTVNews.ca trong một tuyên bố chung với sinh viên tốt nghiệp Anu Adamson: “Mọi nhà sản xuất pin lithium-ion trên thế giới đều muốn làm cho quá trình tự phóng điện càng nhỏ càng tốt. Trong mỗi viên pin đều có một tỷ lệ tự phóng điện nhỏ làm cạn kiệt pin từ từ. Điều này rất bất tiện cho người dùng và gây đau đầu cho ngành công nghiệp này."

Các điện cực cung cấp năng lượng cho pin được phân tách bằng dung dịch điện phân thường là một dạng lithium. Sau khi để một số tế bào pin tiếp xúc với các nhiệt độ khác nhau, các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên khi thấy dung dịch điện phân chuyển sang màu đỏ tươi trong khi bình thường nó phải trong, đây là điều mà họ chưa từng gặp phải. Phát hiện này được thực hiện bởi Adamson và hai sinh viên khác.

Phân tích hóa học của dung dịch điện phân màu đỏ cho thấy ở nhiệt độ cao hơn, một phân tử mới đã được tạo ra bên trong pin thông qua quá trình phân hủy băng dính PET phổ biến, thường được sử dụng để giữ các bộ phận bên trong pin lại với nhau. Mạnh mẽ và nhẹ, PET cũng thường được sử dụng làm bao bì nhựa, chai nước uống, sợi quần áo, v.v.

Các nhà nghiên cứu nhận ra rằng phân tử màu đỏ, dimethyl terephthalate, hoạt động như một con thoi oxi hóa khử, nghĩa là nó có thể vận chuyển các electron giữa các điện cực dương và âm của pin, tạo ra hiện tượng tự phóng điện và làm cạn kiệt năng lượng ngay cả khi pin không được sử dụng. Lý tưởng nhất là việc chuyển đổi các electron trong pin chỉ nên xảy ra khi thiết bị được bật.

Metzger cho biết: “Đó là một điều rất đơn giản – nó có trong mọi chai nhựa và không ai có thể nghĩ rằng điều này lại có tác động lớn đến mức độ phân hủy của các tế bào lithium-ion như vậy. Đó là điều chúng tôi không bao giờ mong đợi vì không ai nhìn vào những thành phần không hoạt động này, những băng dính và lá nhựa này trong tế bào pin, nhưng nó thực sự cần được xem xét nếu bạn muốn hạn chế phản ứng phụ trong tế bào pin."

Những phát hiện này được phác thảo trong một cặp nghiên cứu được công bố vào ngày 20 tháng 1 và ngày 23 tháng 1 trên Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa. Các nhà nghiên cứu hiện đang thử nghiệm các chất thay thế băng dính PET.

Metzger và Adamson nói với CTVNews: “Vì PET trong băng dính là thủ phạm tạo ra tàu con thoi oxi hóa khử, nên chúng tôi cần thay thế nó bằng một loại polyme ổn định hơn và không bị phân hủy trong hóa chất khắc nghiệt của pin lithium-ion. Cho đến nay, kết quả có vẻ rất hứa hẹn và chúng tôi dự định sẽ sớm xuất bản một bài báo nghiên cứu mới về polyme cải tiến cho băng dính pin lithium-ion."

Theo các nhà nghiên cứu, công việc của họ đã thu hút sự quan tâm từ "một số công ty phần cứng máy tính và nhà sản xuất xe điện lớn nhất thế giới", những người mong muốn giảm hiện tượng tự phóng điện và cải thiện hiệu suất của pin.

Metzger cho biết: “Chúng tôi đã đến thăm một số công ty này và họ đang lên kế hoạch triển khai các polyme ổn định hơn trong các tế bào pin của họ.”

Trong bản báo cáo được công bố, Metzger đã nói: "Một trong những kỹ sư đã nói, 'Tôi nghe nói các bạn đã phát hiện ra có gì đó không ổn với băng dính PET.' Vì vậy, tôi đã giải thích với anh ấy rằng nó gây ra hiện tượng tự phóng điện này và hỏi anh ấy, 'Anh đang sử dụng gì trong pin của mình?' Anh ấy nói, 'Băng dính PET.'"

© 2023 CTVNews.ca Writer

© Bản tiếng Việt của The Canada Life