Samsung phát triển vật liệu pin với tốc độ sạc nhanh hơn gấp 5 lần

Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Học viện công nghệ cao Samsung (SAIT) đã phát triển một “quả cầu Graphene*” (“Graphene ball”), một loại vật liệu pin duy nhất cho phép tăng công suất 45% và tốc độ nạp nhanh hơn năm lần so với pin lithium-ion tiêu chuẩn. Bước đột phá này là một bước tiến đầy hứa hẹn cho thị trường pin thứ cấp thế hệ tiếp theo, đặc biệt liên quan đến các thiết bị di động và xe điện. Trong nghiên cứu của mình, SAIT đã hợp tác chặt chẽ với Samsung SDI cũng như một nhóm nghiên cứu của Trường Kỹ thuật Hóa chất và Sinh học Đại học Quốc gia Seoul.

Khám phá công nghệ pin thế hệ tiếp theo

Pin Lithium-ion lần đầu tiên được thương mại hóa vào năm 1991 và được áp dụng rộng rãi trên thị trường cho các thiết bị di động và xe điện. Tuy nhiên, pin lithium đòi hỏi thời gian sạc ít nhất một giờ để sạc đầy, ngay cả với công nghệ sạc nhanh, và tiêu chuẩn này được coi là đã đạt đến giới hạn về việc mở rộng công suất. Đến nay, đã có nhiều nỗ lực để khám phá về việc sử dụng các vật liệu mới. Trong các tài liệu nghiên cứu, Graphene đã trở thành nguồn vật liệu đại diện cho thế hệ vật liệu tiếp theo

Về lý thuyết, pin dựa trên vật liệu “Graphene ball” chỉ cần 12 phút để sạc đầy. Ngoài ra, pin có thể duy trì nhiệt độ 60 độ C mang tính ổn định cao, mà nhiệt độ pin ổn định lại đặc biệt quan trọng đối với các loại xe điện.

Trong nghiên cứu của mình, SAIT đã tìm cách áp dụng graphene, vật liệu có độ bền và độ dẫn điện cao, và phát hiện ra một cơ chế để tổng hợp khối lượng graphene thành dạng 3D như bỏng ngô sử dụng silica (SiO2). “graphene ball” này được sử dụng cho cả lớp bảo vệ anốt và vật liệu catốt trong pin lithium-ion. Điều này đảm bảo tăng công suất sạc, giảm thời gian sạc cũng như duy trì nhiệt độ ổn định.

Tiến sĩ Son In-hyuk, người đứng đầu dự án thay mặt cho SAIT, cho biết: “Nghiên cứu của chúng tôi cho phép tổng hợp khối lượng vật liệu composite đa chức năng với giá phải chăng. Đồng thời, chúng tôi đã có thể tăng đáng kể khả năng của pin lithium-ion trong môi trường nơi các thiết bị di động và xe điện đang phát triển nhanh chóng. Cam kết của chúng tôi là tiếp tục khám phá và phát triển công nghệ pin thứ cấp theo những xu hướng này.”

Kết quả nghiên cứu của SAIT đã được trình bày chi tiết trong ấn bản tháng 12 của tạp chí khoa học Nature Communications trong một bài báo có tựa đề “Các quả cầu Graphene dùng cho pin sạc lithium có tính sạc nhanh và mật độ năng lượng cao.” SAIT cũng đã đăng ký bằng sáng chế cho công nghệ “graphene ball ” ở Mỹ và Hàn Quốc.

*Graphene là một lớp các nguyên tử cacbon từ than chì và đang nhận được rất nhiều sự quan tâm của ngành công nghiệp pin và hiển thị do tính ổn định về thể chất và hóa học. Graphene có hiệu quả gấp 100 lần so với đồng trong việc dẫn điện và hiển thị sự di chuyển của điện tử một cách đáng kinh ngạc – gấp 140 lần so với silicon – làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng trong việc sạc nhanh