Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Stanford vừa phát triển thành công một loại pin lithium-ion với công năng đặc biệt: tự cảnh báo người dùng trước khi nó bị tăng nhiệt quá nóng và phát nổ.

{keywords}

Nếu như bạn là người thường xuyên sử dụng smartphone, hẳn bạn không còn xa lạ với tình trạng máy nóng rực sau một thời gian chạy các ứng dụng nặng liên tục (như chơi game, xem video). Và mặc dù các vụ pin quá nóng, cháy, nổ, gây hỏng thiết bị hay thậm chí làm người dùng bị thương không nhiều, nhưng rõ ràng chúng vẫn xảy ra trong thực tế. Tin xấu là nguy cơ này không chỉ bó hẹp trong smartphone mà bất cứ cỗ máy nào sử dụng pin lithium ion như laptop, sách điện tử, ngay cả ô tô và máy bay Boeing 787, đều trong diện ảnh hưởng.

Chính vì thế, một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Stanford đã kỳ công phát triển một hệ thống cảnh báo sớm người dùng về hiện tượng quá nóng. "Hệ thống này có thể phát hiện được các vấn đề nảy sinh trong quá trình hoạt động của pin, nhưng nó không thể áp dụng cho các cục pin bị hỏng do va chạm hoặc tai nạn", Phó Giáo sư Yi Cui giải thích.

Trên nguyên lý, mỗi khối pin lithium-ion đều chứa hai điện cực xếp sát nhau: cực anode bằng carbon và cực cathode bằng lithium oxit kim loại. Một lớp polymer cực mỏng sẽ ngăn tách hai điện cực này, do đó, trong trường hợp lớp màng ngăn bị thủng/hỏng, các điện cực sẽ bị chập và phát nổ. Chất liệu polymer để chế tạo màng ngăn cũng chính là chất liệu mà người ta vẫn dùng để sản xuất chai nhựa.

Một nguy cơ thứ hai là bị sạc quá lâu khiến cho lượng ion lithium tăng vọt, tạo ra các khối hình cây có thể xuyên qua hoặc phá vỡ màng ngăn, tiếp cận ống cathode và khiến cho pin bị chập điện.

Hệ thống do Cui và các đồng nghiệp phát triển sẽ tạo ra một lớp màng siêu mỏng bằng đồng, ốp chèn lên màng ngăn polymer nói trên, tăng thêm một lớp rào chắn cho pin. Các nhà nghiên cứu gọi đây là điện cực thứ ba. "Lớp đồng này sẽ hoạt động như một vi cảm biến, cho phép đo sự khác biệt về cường độ dòng điện giữa cực anode với màng ngăn", ông Cui cho biết. "Khi các khối ion lithium mọc đủ dài để chạm vào lớp đồng, dòng điện sẽ ngay lập tức rơi về 0. Khi đó, người dùng sẽ biết được các ion lithium đã vượt được nửa chặng đường cho phép và đây là lúc cần phải tháo pin ra trước khi khối ion lithium chạm đến ống cathode".

Ngoài ra, lớp đồng mỏng còn cho phép ê kip nghiên cứu định vị được chính xác những vị trí mà khối ion lithium đã xâm nhập bằng cách đo độ trở kháng giữa ống cathode với màng ngăn.

Hệ thống này có thể sử dụng cho mọi loại pin và là một tính năng rất hữu tích khi ngày càng nhiều cỗ máy cỡ lớn, nhất là ô tô điện, máy bay bắt đầu ứng dụng pin lithium ion, nhóm nghiên cứu khẳng định.

T.C