Phát triển chất điện phân mới giúp chống cháy pin xe điện

138

Xe điện hiện tại sử dụng pin lithium-ion, loại pin có mật độ năng lượng cao nhất và vòng đời tương đối dài. Tuy nhiên, hầu hết các cell pin Li-ion có thể nguy hiểm khi chúng quá nóng, đòi hỏi hệ thống quản lý nhiệt phức tạp. Vì sử dụng chất điện phân rất dễ cháy nên chúng có thể bốc cháy nếu không kiểm soát được nhiệt độ.

Điều này được gọi là sự thoát nhiệt, mặc dù nhìn từ bên ngoài, nó trông giống một vụ nổ hoặc một tên lửa bắn động cơ. Vì pin xe điện được tạo thành từ hàng nghìn tế bào riêng lẻ nên quá trình này sẽ ảnh hưởng đến các tế bào lân cận trừ khi nó bị dừng lại.

Chất điện phân tự dập tắt lửa có thể khiến việc cháy pin trở thành chuyện quá khứ.
Các nhà khoa học tại Đại học Clemson - Mỹ đã phát triển chất điện phân tự dập tắt có thể khiến việc cháy pin trở thành chuyện quá khứ. (Ảnh: Wikimedia Commons).

Tệ hơn nữa, các tế bào cháy tự tạo ra oxy, khiến ngọn lửa rất khó dập tắt. Phản ứng tiếp tục ở nhiệt độ đủ cao hoặc chất điện phân cạn kiệt. Đây là lý do tại sao lính cứu hỏa đối phó với vụ cháy pin xe điện tập trung vào việc làm mát bộ pin.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Clemson Mỹ cho rằng việc phát minh ra chất điện phân không bắt lửa là cách đơn giản nhất để ngăn ngừa cháy pin. Vì vậy, thay vì chất điện phân thông thường, thường bao gồm muối lithium và dung môi hữu cơ, họ đã phát triển chất điện phân dựa trên vật liệu có trong bình chữa cháy thương mại.

Chất điện phân mang tính cách mạng hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng từ khoảng âm 100 đến 175 độ F (âm 75 đến 80 độ C). Trong quá trình thử nghiệm xuyên đinh, pin được sản xuất trong phòng thí nghiệm có chất điện phân chống cháy này đã dập tắt hiệu quả các đám cháy bên trong.

Hơn nữa, chất điện phân tương thích với các hóa chất khác ngoài Li-ion, bao gồm ion kali, ion natri, ion nhôm và ion kẽm.

Mặc dù chất điện phân không cháy không phải là mới nhưng hầu hết chúng đều chứa flo và phốt pho, đắt tiền và có thể gây hại cho môi trường. Thay vì sử dụng chúng, nhóm nghiên cứu tập trung vào việc điều chỉnh các chất làm mát thương mại có giá cả phải chăng vốn đã được sử dụng rộng rãi trong bình chữa cháy. Mục đích là làm cho chúng hoạt động như chất điện phân của pin.

Chất điện phân có giá cả phải chăng do 3M sản xuất có tên Novec 7300, có độc tính thấp, không cháy và không góp phần vào sự nóng lên toàn cầu. Nhóm nghiên cứu đã kết hợp chất lỏng này với các hóa chất khác để tăng độ bền. Kết quả là tạo ra một chất điện phân cho phép pin sạc và xả trong cả năm mà không bị mất dung lượng đáng kể.

Điều tuyệt vời nhất là chất điện phân này có các đặc tính vật lý tương tự như chất điện phân đang được sử dụng hiện nay. Điều này giúp dễ dàng sử dụng trên các dây chuyền sản xuất pin hiện nay. Các nhà nghiên cứu tin tưởng rằng các công ty sẽ sớm có thể sản xuất pin không cháy bằng cách sử dụng cơ sở pin lithium-ion hiện có của họ.

Cập nhật: 13/06/2024 PLO