VNR Content
Pearl
Các nhà khoa học đã phát minh ra một giao thức sạc mới cho pin lithium-ion, tăng gấp đôi tuổi thọ của pin trong điện thoại thông minh và máy tính xách tay.
Phương pháp sạc này, sử dụng "dòng xung" thay vì "dòng liên tục", có thể kéo dài tuổi thọ pin thêm nhiều năm, theo nghiên cứu được công bố ngày 14 tháng 3 trên tạp chí Advanced Material Sciences.
Pin lithium-ion được sử dụng trong mọi thiết bị, từ xe điện (EV) đến các sản phẩm điện tử di động. Tuy nhiên, dung lượng pin tối đa sẽ giảm dần theo thời gian. Chúng được sử dụng càng lâu và trải qua nhiều chu kỳ sạc thì khả năng giữ điện tích càng giảm.
Ví dụ, theo nhà sản xuất máy tính xách tay Lenovo, pin trong nhiều laptop có thể kéo dài đến năm năm trước khi bị suy yếu – hoặc sau 300 đến 500 chu kỳ sạc. Trong khi đó, những loại pin tốt nhất có tuổi thọ dịch vụ lên đến tám năm. Loại pin này thường sử dụng điện cực làm bằng hợp chất có tên NMC532 (gồm niken, mangan và coban) cùng với graphite.
Thông thường các pin này được sạc bằng dòng điện liên tục, còn sạc xung thường được sử dụng trong các sản phẩm "sạc nhanh". Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sạc các loại pin khác nhau bằng phương pháp sạc dòng điện liên tục và dòng xung, rồi đo dung lượng điện tích của pin.
Trong pin dòng liên tục, giao diện chất điện phân tại anốt – nơi có sự trao đổi electron giữa vật liệu điện phân và cực dương – dày hơn đáng kể. Điều này hạn chế lượng điện tích pin có thể chứa. Ngoài ra, có nhiều vết nứt hơn trong các điện cực NMC532 và graphite, làm giảm khả năng sạc của pin.
Mặt khác, dòng xung đã đẩy số chu kỳ sạc mà pin có thể thực hiện từ khoảng 500 (cho dòng điện liên tục) lên hơn 1.000 chu kỳ. Sạc dòng xung hiệu quả hơn vì thời gian nghỉ giữa các đợt cung cấp dòng điện cho phép vật liệu phục hồi.
Các nhà nghiên cứu viết trong bài báo: “Những phát hiện này cung cấp thông tin chi tiết để tối ưu hóa các giao thức sạc của pin LIB [pin lithium-ion] hiện nay trong quá trình sử dụng và rộng hơn nữa là để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ pin trong tương lai.”
Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu tiền nhiệm. Năm 2023, Josefin Strandberg, giáo sư vật lý hạt nhân tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Thụy Điển, đã công bố một bài báo cho thấy tuổi thọ pin lithium-ion được cải thiện khi sử dụng giao thức sạc dựa trên dòng xung.
Phương pháp sạc này, sử dụng "dòng xung" thay vì "dòng liên tục", có thể kéo dài tuổi thọ pin thêm nhiều năm, theo nghiên cứu được công bố ngày 14 tháng 3 trên tạp chí Advanced Material Sciences.
Pin lithium-ion được sử dụng trong mọi thiết bị, từ xe điện (EV) đến các sản phẩm điện tử di động. Tuy nhiên, dung lượng pin tối đa sẽ giảm dần theo thời gian. Chúng được sử dụng càng lâu và trải qua nhiều chu kỳ sạc thì khả năng giữ điện tích càng giảm.
Thông thường các pin này được sạc bằng dòng điện liên tục, còn sạc xung thường được sử dụng trong các sản phẩm "sạc nhanh". Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã sạc các loại pin khác nhau bằng phương pháp sạc dòng điện liên tục và dòng xung, rồi đo dung lượng điện tích của pin.
Trong pin dòng liên tục, giao diện chất điện phân tại anốt – nơi có sự trao đổi electron giữa vật liệu điện phân và cực dương – dày hơn đáng kể. Điều này hạn chế lượng điện tích pin có thể chứa. Ngoài ra, có nhiều vết nứt hơn trong các điện cực NMC532 và graphite, làm giảm khả năng sạc của pin.
Mặt khác, dòng xung đã đẩy số chu kỳ sạc mà pin có thể thực hiện từ khoảng 500 (cho dòng điện liên tục) lên hơn 1.000 chu kỳ. Sạc dòng xung hiệu quả hơn vì thời gian nghỉ giữa các đợt cung cấp dòng điện cho phép vật liệu phục hồi.
Các nhà nghiên cứu viết trong bài báo: “Những phát hiện này cung cấp thông tin chi tiết để tối ưu hóa các giao thức sạc của pin LIB [pin lithium-ion] hiện nay trong quá trình sử dụng và rộng hơn nữa là để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ pin trong tương lai.”
Kết quả nghiên cứu phù hợp với các nghiên cứu tiền nhiệm. Năm 2023, Josefin Strandberg, giáo sư vật lý hạt nhân tại Viện Công nghệ Hoàng gia KTH ở Thụy Điển, đã công bố một bài báo cho thấy tuổi thọ pin lithium-ion được cải thiện khi sử dụng giao thức sạc dựa trên dòng xung.
