Trung Quốc tìm được giải pháp giúp khắc phục điểm yếu của pin lithium

Nhóm nghiên cứu tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP), trực thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, gần đây đã công bố bước tiến đột phá đáng chú ý trong công nghệ pin lithium.

Theo trang Science Direct, sự phát triển nhanh chóng của toàn cầu hóa đã làm tăng đáng kể nhu cầu năng lượng, do đó thúc đẩy tìm kiếm các nguồn năng lượng mới. Pin lithium là thiết bị lưu trữ năng lượng được ưu ái hiện nay, góp mặt trong nhiều ngành công nghiệp, từ thiết bị bay không người lái đến xe điện...

Tuy có tiềm năng to lớn nhưng pin lithium lại gặp điểm yếu nghiêm trọng ở nhiệt độ thấp. Khi hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp, các số liệu hiệu suất của pin lithium, chẳng hạn như dung lượng, công suất đầu ra và tuổi thọ chu kỳ, giảm đáng kể.

Các nghiên cứu cho thấy, trong môi trường có nhiệt độ xuống dưới -40 độ C, dung lượng pin có thể giảm 12%. Đáng chú ý, 38% lãnh thổ của Trung Quốc có khả năng trải qua mức nhiệt độ dưới -20 độ C trong năm, điều này tạo nhiều thách thức đối với pin lithium.

Tờ Science and Technology Daily ngày 16/3 cho biết, nhóm nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên do ông Chen Zhongwei dẫn đầu đã thử nghiệm pin lithium trong thiết bị bay không người lái di chuyển ở điều kiện nhiệt độ cực thấp ở thành phố Mohe, tỉnh Hắc Long Giang, Đông Bắc Trung Quốc.

Thiết bị bay không người lái trong thử nghiệm đã hoạt động đáng tin cậy trong mức nhiệt cực thấp, mở ra tiềm năng mới cho các hoạt động trên không ở tình trạng khắc nghiệt. Bằng cách duy trì hiệu suất ổn định ở -36 độ C, pin đảm bảo cung cấp năng lượng không bị gián đoạn. Điều này khiến nó trở thành giải pháp đầy hứa hẹn cho các ứng dụng quan trọng như thám hiểm vùng cực, tuần tra biên giới, cứu trợ thiên tai và vận tải hậu cần.

Trong chuyến bay thử nghiệm, thiết bị bay không người lái duy trì ổn định và đáp ứng được kỳ vọng về độ bền bất chấp thời tiết giá lạnh. Thiết bị bay không người lái đã hoàn thành thành công một loạt các tiêu chí, bao gồm khởi động nhanh, bay lơ lửng ở độ cao lớn và điều hướng lộ trình phức tạp. Hơn nữa, pin duy trì công suất ổn định, không sụt giảm hay sự cố mất năng lượng bất ngờ trong điều kiện lạnh cực độ.

Để khắc phục tình trạng xuống cấp của pin lithium trong điều kiện lạnh khắc nghiệt, nhóm nghiên cứu tại Viện Vật lý Hóa học Đại Liên đã cải tiến thiết bị này bằng cách tối ưu hóa công thức chất điện phân và sửa đổi vật liệu anode, mở rộng đáng kể phạm vi nhiệt độ hoạt động của pin. Kết quả là pin mới có thể cung cấp điện liên tục trong phạm vi nhiệt độ từ -40°C đến 50°C.

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã cải thiện phạm vi hoạt động trong thời tiết lạnh của pin bằng cách sử dụng quản lý nhiệt thích ứng và thiết kế trở kháng nhiệt độ thấp. Kết quả là, mức giảm độ bền của pin ở nhiệt độ -40°C chỉ dưới 10%, tốt hơn đáng kể so với mức trung bình hiện nay là 30-50%. Điều này đồng nghĩa với việc pin mới có thể giúp thiết bị bay không người lái hoàn thành nhiệm vụ ở khu vực lạnh giá, trên cao mà không cần sạc lại thường xuyên.

Ông Chen Zhongwei bổ sung rằng nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục cải tiến hiệu suất pin và mở rộng ứng dụng của thiết bị này trong những môi trường khắc nghiệt.