Công nghệ này sẽ không giới hạn ở điện thoại thông minh, mà còn có thể ứng dụng trong các sản phẩm máy tính bảng và laptop, cũng như các thiết bị y tế như các cơ quan nhân tạo.
Các nhà khoa học cho biết, những viên pin điện thoại thông minh có thể kéo dài thời gian sử dụng lên đến 5 năm với sự phát triển đột phá của một công nghệ mới.
Pin Lithium-ion, mà hầu hết các thiết bị điện tử hiện đang sử dụng, đều sẽ xuống cấp và suy giảm khả năng lưu trữ năng lượng theo thời gian - đó là lý do tại sao điện thoại thông minh mới sẽ có thể sử dụng lâu hơn sau một lần sạc so với những chiếc điện thoại đã được sử dụng lâu ngày.
Điều này là do các anode làm từ graphite (tức cực âm bên trong pin) mà loại pin này sử dụng đòi hỏi phải một chất kết dính để giữ cho cực dương đó không bị vỡ ra khi truyền điện tích giữa chất điện phân (môi trường mà điện tích được truyền qua) và cathode (cực dương bên trong pin).
Chất kết dính phổ biến nhất đang được sử dụng hiện nay là poly(vinylidene fluoride), thường gọi là PVDF, nhưng các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản cho rằng loại chất kết dính mới - được làm từ chất đồng trùng hợp bis-imino-acenaphthenequinone-paraphenylene (BP) - sẽ đem lại hiệu quả cao hơn.
Mặc dù mang một cái tên khoa học khó hiểu, sự khác biệt giữa chất đồng trùng hợp BP và chất kết dính PVDF thực ra đơn giản một cách đáng ngạc nhiên: chất kết dính BP có độ ổn định cơ học tốt hơn và bám chặt vào anode, có khả năng dẫn điện cao hơn và tạo ra chất điện phân mỏng hơn - đồng nghĩa với việc chất này sẽ có điện trở thấp hơn.
Chất đồng trùng hợp BP cũng không dễ dàng phản ứng với chất điện phân, có nghĩa là chất này sẽ lâu phân huỷ hơn khi pin hoạt động.
"Nếu như những tế bào pin sử dụng PVDF làm chất kết dính chỉ còn giữ được 65% dung lượng ban đầu sau khoảng 500 chu kỳ sạc-xả, thì những tế bào pin sử dụng đồng trùng hợp BP làm chất kết dính cho thấy khả năng duy trì dung lượng pin là 95% sau hơn 1700 chu kỳ như vậy," Giáo sư Noriyoshi Matsumi, người đứng đầu nhóm nghiên cứu cùng với Giáo sư Tatsuo Kaneko, Giảng viên cao cấp Rajashekar Badam, nghiên cứu sinh Agman Gupta và cựu nghiên cứu sinh Aniruddha Nag cho biết.
Rất khó để quy số chu kỳ sạc ra số ngày, bởi một chu kỳ sạc được tính là một lần pin bị dùng đến cạn kiệt. Nhiều mẫu điện thoại thông minh hiện đại có thể sử dụng được đến 24 giờ nếu không bị dùng quá nhiều.
"Bạn được tính là hoàn thành một chu kỳ sạc khi bạn đã sử dụng (xả pin) một lượng bằng 100% dung lượng của viên pin đó - nhưng không nhất thiết là phải xả tất cả trong một lần sạc," Apple giải thích trên trang web hỗ trợ chính thức của mình. Apple cũng sử dụng pin Lithium-ion trong các sản phẩm iPhone và iPad.
"Ví dụ, trong một ngày bạn có thể sử dụng hết 75% dung lượng pin của mình, sau đó cắm sạc điện thoại qua đêm cho đến khi máy đầy. Ngày kế tiếp, khi bạn sử dụng tiếp 25% pin nữa, tức là bạn đã hoàn thành một chu kỳ xả 100% dung lượng pin. Như vậy, sau hai ngày bạn mới hoàn tất một chu kỳ sạc-xả. Tuỳ theo mức độ sử dụng, có thể mất đến vài ngày người dùng mới hoàn thành một chu kỳ."
Tuy nhiên, theo như công nghệ pin mứi được các nhà khoa học khám phá ra, thì ngay cả khi một người sử dụng hết toàn bộ dung lượng pin trong một ngày sử dụng, liên tục ngày nào cũng như vậy, thì viên pin vẫn có thể sử dụng được trong 5 năm trước khi bắt đầu rơi vào tình trạng "chai".
Hệ điều hành iOS có tính năng hiển thị tỉ lệ chai của pin và thông báo khi nào người dùng cần thay pin mới cho điện thoại.
"Việc tìm ra những loại pin bền hơn sẽ giúp phát triển các sản phẩm ổn định, tin cậy hơn cho mục đích sử dụng lâu dài. Điều này cũng sẽ khuyến khích người tiêu dùng chọn mua những loại thiết bị dùng pin vốn có giá cao hơn, chẳng hạn như xe điện - vốn thường được sử dụng trong nhiều năm trước khi thay mới," Giáo sư Matsumi nhận định.
Những viên pin siêu bền này có thể có tác động đáng kể đến các công nghệ khác, cũng như các sản phẩm tiêu dùng. Bệnh nhân được cấy ghép hoặc sử dụng các máy móc, cơ quan nhân tạo có độ bền cao hơn, từ đó đem lại lợi ích kinh tế và môi trường.
Đây không phải là tiến bộ duy nhất về pin mà các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển. Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã khám phá ra rằng việc sử dụng điện cực kim loại thay cho điện cực than chì thông thường có thể làm tăng đáng kể số watt-giờ năng lượng được lưu trữ trên pin lithium-ion.
Toàn bộ thị trường pin Lithium-ion cũng có thể sẽ được thay thế bằng loại pin Lithium-sulfur, nhờ giá thành sản xuất rẻ hơn và có thể được tái sử dụng dễ dàng hơn sau khi bị chai. Các nhà khoa học dự đoán điều này sẽ góp phần mở ra tương lai cho các phương tiện vận tải chạy bằng điện, chẳng hạn như máy bay không người lái, xe buýt điện, xe tải và đầu máy xe lửa.
Các nhà khoa học cho biết, những viên pin điện thoại thông minh có thể kéo dài thời gian sử dụng lên đến 5 năm với sự phát triển đột phá của một công nghệ mới.
Pin Lithium-ion, mà hầu hết các thiết bị điện tử hiện đang sử dụng, đều sẽ xuống cấp và suy giảm khả năng lưu trữ năng lượng theo thời gian - đó là lý do tại sao điện thoại thông minh mới sẽ có thể sử dụng lâu hơn sau một lần sạc so với những chiếc điện thoại đã được sử dụng lâu ngày.
Điều này là do các anode làm từ graphite (tức cực âm bên trong pin) mà loại pin này sử dụng đòi hỏi phải một chất kết dính để giữ cho cực dương đó không bị vỡ ra khi truyền điện tích giữa chất điện phân (môi trường mà điện tích được truyền qua) và cathode (cực dương bên trong pin).
Chất kết dính phổ biến nhất đang được sử dụng hiện nay là poly(vinylidene fluoride), thường gọi là PVDF, nhưng các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản cho rằng loại chất kết dính mới - được làm từ chất đồng trùng hợp bis-imino-acenaphthenequinone-paraphenylene (BP) - sẽ đem lại hiệu quả cao hơn.
Mặc dù mang một cái tên khoa học khó hiểu, sự khác biệt giữa chất đồng trùng hợp BP và chất kết dính PVDF thực ra đơn giản một cách đáng ngạc nhiên: chất kết dính BP có độ ổn định cơ học tốt hơn và bám chặt vào anode, có khả năng dẫn điện cao hơn và tạo ra chất điện phân mỏng hơn - đồng nghĩa với việc chất này sẽ có điện trở thấp hơn.
Chất đồng trùng hợp BP cũng không dễ dàng phản ứng với chất điện phân, có nghĩa là chất này sẽ lâu phân huỷ hơn khi pin hoạt động.
"Nếu như những tế bào pin sử dụng PVDF làm chất kết dính chỉ còn giữ được 65% dung lượng ban đầu sau khoảng 500 chu kỳ sạc-xả, thì những tế bào pin sử dụng đồng trùng hợp BP làm chất kết dính cho thấy khả năng duy trì dung lượng pin là 95% sau hơn 1700 chu kỳ như vậy," Giáo sư Noriyoshi Matsumi, người đứng đầu nhóm nghiên cứu cùng với Giáo sư Tatsuo Kaneko, Giảng viên cao cấp Rajashekar Badam, nghiên cứu sinh Agman Gupta và cựu nghiên cứu sinh Aniruddha Nag cho biết.
Rất khó để quy số chu kỳ sạc ra số ngày, bởi một chu kỳ sạc được tính là một lần pin bị dùng đến cạn kiệt. Nhiều mẫu điện thoại thông minh hiện đại có thể sử dụng được đến 24 giờ nếu không bị dùng quá nhiều.
"Bạn được tính là hoàn thành một chu kỳ sạc khi bạn đã sử dụng (xả pin) một lượng bằng 100% dung lượng của viên pin đó - nhưng không nhất thiết là phải xả tất cả trong một lần sạc," Apple giải thích trên trang web hỗ trợ chính thức của mình. Apple cũng sử dụng pin Lithium-ion trong các sản phẩm iPhone và iPad.
"Ví dụ, trong một ngày bạn có thể sử dụng hết 75% dung lượng pin của mình, sau đó cắm sạc điện thoại qua đêm cho đến khi máy đầy. Ngày kế tiếp, khi bạn sử dụng tiếp 25% pin nữa, tức là bạn đã hoàn thành một chu kỳ xả 100% dung lượng pin. Như vậy, sau hai ngày bạn mới hoàn tất một chu kỳ sạc-xả. Tuỳ theo mức độ sử dụng, có thể mất đến vài ngày người dùng mới hoàn thành một chu kỳ."
Tuy nhiên, theo như công nghệ pin mứi được các nhà khoa học khám phá ra, thì ngay cả khi một người sử dụng hết toàn bộ dung lượng pin trong một ngày sử dụng, liên tục ngày nào cũng như vậy, thì viên pin vẫn có thể sử dụng được trong 5 năm trước khi bắt đầu rơi vào tình trạng "chai".
Hệ điều hành iOS có tính năng hiển thị tỉ lệ chai của pin và thông báo khi nào người dùng cần thay pin mới cho điện thoại.
"Việc tìm ra những loại pin bền hơn sẽ giúp phát triển các sản phẩm ổn định, tin cậy hơn cho mục đích sử dụng lâu dài. Điều này cũng sẽ khuyến khích người tiêu dùng chọn mua những loại thiết bị dùng pin vốn có giá cao hơn, chẳng hạn như xe điện - vốn thường được sử dụng trong nhiều năm trước khi thay mới," Giáo sư Matsumi nhận định.
Những viên pin siêu bền này có thể có tác động đáng kể đến các công nghệ khác, cũng như các sản phẩm tiêu dùng. Bệnh nhân được cấy ghép hoặc sử dụng các máy móc, cơ quan nhân tạo có độ bền cao hơn, từ đó đem lại lợi ích kinh tế và môi trường.
Đây không phải là tiến bộ duy nhất về pin mà các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển. Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã khám phá ra rằng việc sử dụng điện cực kim loại thay cho điện cực than chì thông thường có thể làm tăng đáng kể số watt-giờ năng lượng được lưu trữ trên pin lithium-ion.
Toàn bộ thị trường pin Lithium-ion cũng có thể sẽ được thay thế bằng loại pin Lithium-sulfur, nhờ giá thành sản xuất rẻ hơn và có thể được tái sử dụng dễ dàng hơn sau khi bị chai. Các nhà khoa học dự đoán điều này sẽ góp phần mở ra tương lai cho các phương tiện vận tải chạy bằng điện, chẳng hạn như máy bay không người lái, xe buýt điện, xe tải và đầu máy xe lửa.
Theo VN review
