Pin lithium-ion an toàn hơn nhờ chất điện phân rắn nhẹ

Pin lithium-ion đang được sử dụng rộng rãi trên các loại thiết bị như: điện thoại di động, ô tô... Tuy nhiên, các sự cố liên quan đến cháy hoặc nổ của các thiết bị này cho thấy, cần có pin an toàn hơn.

Một lựa chọn là thay thế chất điện phân lỏng dễ cháy bằng chất điện phân trạng thái rắn (SSE). Nhưng một số SSE được nghiên cứu nhiều nhất lại là những vật liệu dễ cháy.

Ảnh: Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS) cho biết, họ đã phát triển được một SSE không bị đốt cháy.

Pin lithium-ion truyền thống bao gồm cực âm và cực dương, được ngăn cách bởi chất điện phân lỏng và một miếng nhựa xốp mỏng. Nếu pin bị hỏng, bị sạc quá mức hoặc vượt giới hạn của pin lithium sẽ khiến các vật liệu xuyên qua vỏ bọc bằng nhựa, khi đó, các chất điện phân có thể bắt lửa.

Các nhà khoa học đã thử nghiệm nhiều giải pháp khác nhau, chẳng hạn như thêm chất chống cháy vào chất điện phân, hoặc thay thế thiết bị phân tách mềm, dễ cháy và chất điện phân bằng SSE. Tuy nhiên, các SSE tiên tiến có những hạn chế riêng, bao gồm cả độ giòn và độ nặng.

Độ mỏng của pin có thể giảm bằng cách sử dụng SSE polymer, nhưng pin lithium vẫn có thể không đạt yêu cầu mong muốn so với việc sử dụng các vật liệu cũ.

Với mong muốn thiết kế được một vật liệu thay thế an toàn hơn, Yi Cui và đồng nghiệp đã phát triển một SSE bao gồm một chất hỗ trợ cơ học xốp (màng polyimide), phụ gia chống cháy (decabromodiphenyl ethane) và chất điện phân polymer (polyethylen / lithium bis [trifluoromethanesulfonyl] imide).

Các nhà nghiên cứu cho biết, đây là SSE dựa trên polymer siêu nhẹ đầu tiên có khả năng chống cháy. Thử nghiệm thực tế cho thấy, loại pin mà họ chế tạo từ vật liệu SSE này có khả năng hoạt động tốt ngay cả khi nó tiếp xúc với ngọn lửa. Ngoài ra, SSE mới có thể cung cấp mật độ năng lượng và hiệu suất tương đương với pin lithium-ion thông thường./.

VH (TNNN)  theo https://phys.org/news/2020-02-fireproof-lightweight-solid-electrolyte-safer.html