Một loại pin nhạy cảm với nhiệt độ, do đó ngăn ngừa được nguy cơ cháy nổ thiết bị, vừa được phát minh tại Mỹ.
Các nhà nghiên cứu của trường Đại học Stanford (Mỹ) vừa thiết kế một loại pin lithium-ion có thể tự tắt ở nhiệt độ cao, để ngăn chặn khả năng cháy nổ pin trong các thiết bị khác nhau.
Theo kết quả nghiên cứu, vừa được công bố trên tạp chí Năng lượng Tự nhiên (Nature Energy) của Mỹ, loại pin này có thể tự khởi động lại ngay lập tức, khi nhiệt độ nguội đi.
Bà Zhenan Bao, một giáo sư hóa học của Đại học Stanford cho biết: "Chúng tôi đã thiết kế loại pin đầu tiên có thể tự tắt và tự khởi động lại theo chu kỳ nóng lên và nguội đi được lặp đi lặp lại, mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của pin".
Các nhà nghiên cứu sử dụng lớp polyethylene rất mỏng để ngăn pin bị quá nóng dẫn đến cháy nổ. (Nguồn: ĐH Stanford).
Một cục pin lithium-ion thông thường có hai điện cực và một chất lỏng điện phân, chứa các hạt mang điện nằm giữa hai điện cực này. Khi pin bị cạn kiệt hoặc khi sạc quá mức thường sinh ra nhiệt. Nếu nhiệt độ đạt khoảng 150 độ C, các chất điện giải có thể bắt lửa và gây ra một vụ nổ.
Trước đây, ở Đại học Stanford cũng từng có người phát minh ra pin có thể phát ra cảnh báo khi trở nên quá nóng. Tuy nhiên, hạn chế của loại pin này là sau khi nguội trở lại, pin lại không hoạt động.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ nano. Nhóm đã phát minh ra một bộ cảm biến đeo được trên người để theo dõi nhiệt độ cơ thể. Cảm biến được làm bằng nhựa, có lớp phủ bằng hạt niken nhỏ có gai nano (siêu nhỏ) nhô ra từ bề mặt của chúng.
Trong cuộc thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phủ lên các hạt niken gai nhọn này chất graphene - một lớp carbon chỉ có bề dày bằng một nguyên tử, và nhúng các hạt này vào một lớp phim mỏng làm bằng chất polyethylene đàn hồi.
"Chúng tôi gắn lớp phim polyethylene này vào một điện cực của pin để dòng điện có thể chạy qua nó. Để dẫn điện, các hạt gai nhọn phải tiếp xúc với nhau", ông Chen, một đồng tác giả nhóm nghiên cứu nói. Khi các nhà nghiên cứu làm nóng pin ở nhiệt độ trên 70 độ C, lớp phim polyethylene nhanh chóng giãn nở, làm cho các hạt gai nhọn tách xa nhau và pin tắt. Và khi nhiệt độ giảm trở lại xuống đến 70 độ C, lớp polyethylene bị co lại, các hạt lại tiếp xúc, và pin bắt đầu phát điện trở lại một lần nữa.
"Chúng tôi thậm chí có thể điều chỉnh nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc vào số hạt chúng tôi đưa vào, hoặc tùy vào loại vật liệu polymer chúng tôi chọn", bà Bao cho biết.