MIT phát triển mô hình mới giúp pin sạc nhanh hơn và bền hơn
Tháng 9 năm 2025 – Viện Công nghệ Massachusetts (MIT)
Các nhà nghiên cứu tại MIT vừa công bố một mô hình lý thuyết mới, hứa hẹn định hướng phát triển thế hệ pin lithium-ion có khả năng sạc nhanh hơn và kéo dài tuổi thọ.
Trung tâm của mọi pin lithium-ion là quá trình chèn lithium (lithium intercalation) – khi các ion lithium từ chất điện phân chèn vào điện cực rắn trong quá trình xả, và thoát ra trong quá trình sạc. Tốc độ và hiệu quả của phản ứng này quyết định phần lớn công suất và tốc độ sạc của pin, nhưng cơ chế thực sự từ lâu vẫn chưa rõ ràng.
Trong nghiên cứu công bố trên tạp chí Science, nhóm MIT cho thấy phản ứng này không chỉ phụ thuộc vào khuếch tán ion như mô hình Butler-Volmer (ra đời gần 100 năm trước) từng giả định. Thay vào đó, quá trình được chi phối bởi cơ chế truyền đồng thời ion–electron (CIET), tức là ion lithium và electron di chuyển cùng lúc vào điện cực.
Khung lý thuyết CIET giải thích tại sao các phép đo trước đây thường cho kết quả chênh lệch đến 1 tỷ lần và không phù hợp với dự đoán cũ.
Bằng các kỹ thuật điện hóa tiên tiến, nhóm MIT đã đo tốc độ chèn lithium trong hơn 50 tổ hợp điện cực và điện phân, bao gồm NMC (lithium nickel manganese cobalt oxide) – dùng phổ biến trong pin xe điện – và LCO (lithium cobalt oxide) – thường có trong pin điện thoại và máy tính xách tay. Kết quả xác nhận CIET phản ánh đúng hơn hành vi của quá trình chèn lithium.
Đặc biệt, việc thay đổi thành phần chất điện phân giúp giảm năng lượng cản trở, từ đó tăng tốc độ sạc và nâng cao hiệu suất. Điều này mở ra khả năng thiết kế điện cực mới và điện phân tùy chỉnh, giúp pin bền hơn, ít suy giảm và sạc nhanh hơn.
“Điều chúng tôi hy vọng là có thể khiến phản ứng diễn ra nhanh và kiểm soát tốt hơn, qua đó tăng tốc độ sạc và xả pin,” – Giáo sư Martin Bazant, Khoa Kỹ thuật Hóa học MIT cho biết.
“Điều chỉnh động học chèn lithium bằng cách thay đổi điện phân mở ra cơ hội lớn để nâng cao công suất và năng lượng,” – Giáo sư Yang Shao-Horn nhấn mạnh.
Nghiên cứu có sự tham gia của nhiều cựu nghiên cứu sinh MIT, nay đã trở thành giảng viên tại Rice, Princeton và Utah, cho thấy sự hợp tác ngày càng rộng mở trong lĩnh vực khoa học pin thế hệ mới.
