Phương pháp mới được phát triển để đánh giá sự mất kiểm soát nhiệt trong pin lithium-ion với độ nhạy cao
Đánh giá an toàn pin sử dụng pin nhỏ, kích thước bằng 1/50 pin thông thường
(Nguồn: Đại học Tokyo)
Có khả năng phát hiện với độ nhạy cao các hiện tượng sinh nhiệt khác nhau xảy ra bên trong pin cho đến hiện tượng mất kiểm soát nhiệt
(Nguồn: Đại học Tokyo)
Một nhóm nghiên cứu bao gồm Đại học Tokyo và Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia (NIMS) đã phát triển một phương pháp mới có thể phát hiện nhanh chóng và tiết kiệm chi phí hiện tượng "nhiệt độ tăng cao", có thể gây ra hỏa hoạn hoặc nổ trong pin lithium-ion. Hy vọng rằng kết quả này sẽ thúc đẩy quá trình phát triển các loại pin lưu trữ an toàn, đáng tin cậy và hiệu suất cao. Thông báo được đưa ra vào ngày 4 tháng 4.
Cách hiệu quả để ngăn chặn hiện tượng mất kiểm soát nhiệt trong pin lithium-ion. Việc thiết lập công nghệ đánh giá an toàn hiệu quả và có độ chính xác cao là điều cần thiết, nhưng các phương pháp đánh giá thông thường chỉ nhắm vào các loại pin có kích thước sản phẩm, khiến chúng khó áp dụng ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển cơ bản. Những hạn chế này là rào cản đối với việc phát triển các vật liệu mới nhằm cải thiện độ an toàn của pin và tối ưu hóa hiệu quả thiết kế pin.
Nhóm nghiên cứu hiện đã phát triển một phương pháp đơn giản và có độ nhạy cao để xác minh tính an toàn của pin. Chúng tôi đã chứng minh rằng hành vi mất kiểm soát nhiệt có thể được phân tích định lượng bằng cách sử dụng một loại pin nhỏ có kích thước bằng khoảng 1/50 pin thông thường và có hình dạng tối ưu độc đáo để tăng độ nhạy của phát hiện nhiệt. Điều này giúp có thể tiến hành đánh giá an toàn bằng cách sử dụng một lượng cực nhỏ nguyên liệu thô, chẳng hạn như vài trăm miligam vật liệu điện cực dương và âm, và vài trăm microlit chất điện phân.
Bằng cách làm cho việc thu thập dữ liệu định lượng hiệu quả và đơn giản hơn nhiều, chúng ta có thể sàng lọc nhanh chóng và tiết kiệm chi phí các tác động của nhiều yếu tố thiết kế liên quan đến an toàn (vật liệu cấu thành và tỷ lệ đưa chúng vào điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân, v.v., hình dạng pin, v.v.) và điều kiện sử dụng (nhiệt độ, điều kiện bảo quản, số chu kỳ sạc/xả, có thực hiện sạc/xả nhanh hay không, v.v.).
Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng rộng rãi như một công nghệ cốt lõi để chế tạo pin có mức độ an toàn được đảm bảo cao. Ngoài giai đoạn phát triển sản phẩm, toàn bộ quá trình phát triển pin dự kiến sẽ được giảm đáng kể về chi phí và tốc độ bằng cách thu thập và cung cấp thông tin định lượng về an toàn một cách hiệu quả trong quá trình khám phá vật liệu mới và giai đoạn thiết kế ban đầu.
