Các kỹ sư cơ khí tại Đại học Sheffield đã phát triển một phương pháp mới để xác định cấu trúc bên trong và tình trạng pin cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị điện tử và phương tiện vận tải trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Tín dụng: Pixabay/CC0 Miền công cộng
Kỹ thuật này được công bố như một phần của nghiên cứu trên Tạp chí Lưu trữ Năng lượng, có thể được sử dụng để xác định các vấn đề về pin sớm hơn nhiều, trước khi chúng đạt đến mức không thể sửa chữa, giúp kéo dài vòng đời, giảm lãng phí điện tử và nhu cầu về pin mới sử dụng những nguyên liệu thô quan trọng.
Phương pháp mới này có thể được các nhà sản xuất sử dụng để giúp họ phát hiện các lỗi của pin trong quá trình sản xuất - giảm số lượng pin bị lỗi đến tay người tiêu dùng - và được sử dụng trong quá trình bảo trì để đưa ra đánh giá chính xác hơn về tình trạng của pin.
Các nhà nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí của Đại học Sheffield lần đầu tiên đã phát triển kỹ thuật này bằng cách sử dụng một sóng siêu âm duy nhất để thiết kế ngược một tế bào pin lithium-ion. Pin lithium-ion được sử dụng trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động và máy tính xách tay, đồng thời cũng được dùng để cấp nguồn cho xe điện.
Hiện nay, cách chính để đánh giá chính xác tình trạng bên trong của pin lithium-ion là sử dụng máy X-quang, phương pháp này rất tốn kém và không thực tế đối với các doanh nghiệp, nhà sản xuất và người tiêu dùng. Điều này có nghĩa là các khiếm khuyết có thể bị bỏ qua và không được xác định cho đến khi pin có biểu hiện hư hỏng rõ ràng, chẳng hạn như phồng rộp, thường là khi pin không thể sửa chữa được.
Bước đột phá từ Sheffield báo hiệu một hướng đi đầy hứa hẹn hướng tới việc phát triển một hệ thống mới, chi phí thấp nhưng hiệu quả để đánh giá tình trạng của pin lithium-ion, mặc dù hệ thống này vẫn đang ở giai đoạn đầu và cần phát triển hơn nữa để ngành công nghiệp có thể tiếp cận rộng rãi.
Kỹ thuật này cũng mở ra khả năng phát triển các cảm biến nhỏ có thể được lắp vào pin để cung cấp khả năng giám sát tình trạng của pin theo thời gian thực. Đây có thể là một sự phát triển đáng kể để theo dõi tình trạng của pin trong xe điện, nhưng nó cũng có thể được phát triển để sử dụng trong các thiết bị điện tử tiêu dùng nhỏ hơn như máy tính xách tay và điện thoại di động.
Royce Copley, Cộng tác viên nghiên cứu tại Đại học Sheffield và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Pin lithium-ion là thành phần thiết yếu của rất nhiều thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng hàng ngày, trong rất nhiều khía cạnh của cuộc sống. Chúng cung cấp năng lượng cho xe điện và sức khỏe của chúng là chìa khóa quyết định ô tô điện có thể đi được bao xa trước khi cần sạc.
"Tất cả chúng ta đều từng rơi vào tình huống đó khi nhận thấy pin trên điện thoại của mình dường như không dùng được lâu hoặc điện thoại của chúng ta đột nhiên hết pin khi chúng ta ra ngoài và cần nó hầu hết. Càng bực bội hơn khi pin trên một thiết bị mới dường như nhanh hết pin dù bạn mới mua nó gần đây.
"Kỹ thuật chúng tôi phát triển tại Sheffield có thể giúp chấm dứt những vấn đề này. Nó có thể tạo thành cơ sở cho một phương pháp rẻ tiền nhưng cực kỳ hiệu quả để phát hiện các vấn đề về pin trước khi chúng đến tay người tiêu dùng.”
Giáo sư Rob Dwyer-Joyce, Giáo sư Kỹ thuật bôi trơn tại Đại học Sheffield và cũng là nhà nghiên cứu trong nghiên cứu, cho biết: “Phương pháp này có khả năng làm cho pin trong các thiết bị điện tử của chúng ta trở nên đáng tin cậy hơn nhiều”. Mặc dù hiện bị hạn chế về độ chính xác trong một số điều kiện thử nghiệm nhất định, nhưng với nghiên cứu và phát triển sâu hơn, nó có thể được sử dụng trong giai đoạn sản xuất để các nhà sản xuất có thể phát hiện các vấn đề trước khi xuất xưởng. Nó cũng có thể được sử dụng trong quá trình bảo dưỡng để giúp xe điện của chúng tôi cũng như các thiết bị điện tử tiêu dùng nhỏ có tuổi thọ cao hơn."
Sau khi công bố nghiên cứu, các kỹ sư của Sheffield hiện đang tìm kiếm một đối tác công nghiệp để giúp phát triển công nghệ.
Giáo sư Dwyer-Joyce nói thêm: “Nghiên cứu chúng tôi thực hiện đang ở giai đoạn cơ bản. Chúng tôi đã cho thấy những gì có thể làm được trong phòng thí nghiệm—cách chúng tôi có thể xác định cấu trúc bên trong của pin—và hiện chúng tôi đang tìm cách nâng nó lên một tầm cao mới với một đối tác trong ngành. Chúng tôi thực sự vui mừng về bước đột phá này và mong muốn phát triển công nghệ và xem nó sẽ dẫn đến đâu.”
