Khám phá cơ hội có thể kéo dài tuổi thọ pin bằng cách thay băng gây ra hiện tượng tự phóng điện

Khám phá cơ hội có thể kéo dài tuổi thọ pin bằng cách thay băng gây ra hiện tượng tự phóng điện

    Khám phá cơ hội có thể kéo dài tuổi thọ pin bằng cách thay băng gây ra hiện tượng tự phóng điện

    Các tế bào pin thương mại chứa băng—như băng dính Scotch—giữ các điện cực lại với nhau và sự phân hủy hóa học của nó tạo ra một phân tử dẫn đến hiện tượng tự phóng điện. Ảnh: Bram Van Oost/Unsplash

    Chance discovery could extend battery life by replacing tape that causes self‑discharge
    Nó xảy ra quá thường xuyên: bạn cắm máy tính xách tay của mình vào và bỏ đi chỉ để quay lại hàng giờ hoặc vài ngày sau đó và thấy rằng nó đã bị mất một phần điện tích mặc dù không hoạt động và không được sử dụng.

    Hiện tượng—được gọi là tự phóng điện—đã khiến người dùng cũng như ngành công nghiệp thất vọng, đồng thời khiến các nhà sản xuất bối rối khi cố gắng xác định lý do tại sao các tế bào pin lithium-ion có xu hướng mất một phần điện tích theo thời gian.

    Một nhà nghiên cứu tại Dalhousie đã xác định được một thủ phạm phổ biến đáng ngạc nhiên, nếu được thay thế, có thể giải quyết một vấn đề lâu dài cho ngành.

    "Trong các tế bào pin thương mại có băng—như băng Scotch—giữ các điện cực lại với nhau và có sự phân hủy hóa học của băng này, tạo ra một phân tử dẫn đến hiện tượng tự phóng điện," Michael Metzger, trợ lý giáo sư cho biết. Herzberg-Dahn và tại Khoa Vật lý và Khoa học Khí quyển.

    "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. Đó là một điều rất đơn giản—nó nằm trong mỗi chai nhựa và không ai có thể nghĩ rằng điều này lại có tác động lớn đến như vậy đối với cách các tế bào lithium-ion xuống cấp."

    Một khám phá bất ngờ
    Tiến sĩ Metzger và các đồng nghiệp của ông muốn hiểu tại sao các tế bào pin lithium-ion lại tự phóng điện. Là một phần của nghiên cứu, họ đã mở một số tế bào sau khi cho chúng tiếp xúc với các nhiệt độ khác nhau.

    Họ vô cùng sửng sốt khi thấy dung dịch điện phân trong tế bào có màu đỏ tươi, điều mà họ chưa từng thấy trước đây.

    Sau đó, họ bắt đầu khám phá nguyên nhân, đặt các tế bào có dung dịch điện phân thông thường vào lò nướng ở bốn nhiệt độ khác nhau. Một ở 25 C vẫn trong, trong khi mẫu ở 55 C có màu nâu nhạt và cao nhất ở 70 C có màu đỏ máu. Họ đã tiến hành phân tích hóa học và xem xét thành phần hóa học của chất điện phân.

    Đó là khi họ phát hiện ra rằng polyetylen terephthalate, hay PET, trong băng phân hủy và tạo ra phân tử dẫn đến hiện tượng tự phóng điện. Phân tử này được gọi là con thoi oxi hóa khử vì nó có thể di chuyển đến cực dương của điện cực, sau đó đến cực âm rồi quay trở lại cực dương. Vì vậy, nó di chuyển giữa các điện cực và tạo ra hiện tượng tự phóng điện, giống như lithium được cho là sẽ làm. Vấn đề là phân tử tàu con thoi luôn hoạt động ở chế độ nền, ngay cả khi không có lithium nào được cho là di chuyển khi pin chỉ nằm ở đó.

    "Đó là điều chúng tôi không bao giờ mong đợi vì không ai nhìn vào các thành phần không hoạt động này, các băng và lá nhựa này trong pin nhưng nó thực sự cần được xem xét nếu bạn muốn hạn chế các phản ứng phụ trong pin", ông nói về băng được tạo ra từ PET, một loại nhựa bền, nhẹ được sử dụng rộng rãi trong bao bì và chai bật.

    liên quan đến thương mại
    Các nhà nghiên cứu đã phác thảo những phát hiện của họ trong hai bài báo mới và đang thu hút sự chú ý của các đối thủ nặng ký trong ngành công nghiệp đang tìm cách cải thiện hiệu suất pin của họ. Cả hai bài báo đều được xuất bản trên Journal of The Electrochemical Society.

    Tiến sĩ Metzger gần đây đã đến thăm một công ty ở Hoa Kỳ phụ thuộc vào các loại pin lâu dài, đáng tin cậy và được hỏi về vấn đề băng sau khi nghe về khám phá mới lạ của Tiến sĩ Metzger.

    Tiến sĩ Metzger nói: “Sự tự phóng điện là một thước đo cực kỳ quan trọng đối với chúng. "Một trong những kỹ sư nói, 'Tôi nghe nói các bạn đã phát hiện ra có gì đó không ổn với băng 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 phòng giam của mình?' Anh ấy nói, "Băng PET."

    Thông tin này có thể dẫn đến cách khắc phục có thể liên quan đến việc thay thế băng PET bằng vật liệu ổn định hơn và không bị phân hủy.

    "Đó là một khám phá có liên quan đến thương mại. Đó là một điều nhỏ nhưng nó chắc chắn có thể giúp cải thiện các tế bào pin," ông nói.

    Zalo
    Hotline