Các nhà nghiên cứu từ The University of Texas at Austin, Northeastern University, Stanford University và Argonne National Laboratory đã chỉ ra một nguyên nhân chủ yếu khiến pin sạc suy giảm hiệu suất theo thời gian. Kết quả được công bố trên tạp chí Science và có ý nghĩa với nhiều công nghệ phụ thuộc vào pin, như điện thoại thông minh và xe điện.
Nhóm phát hiện rằng mỗi chu kỳ sạc-xả khiến pin nở ra rồi co lại, một chuyển động lập đi lập lại mà họ so sánh với "nhịp thở". Sự co giãn này sinh ra ứng suất nhỏ ở các thành phần điện cực; quá trình gọi là suy thoái hóa học-cơ học. Một phát hiện quan trọng là mô hình "chuỗi ứng suất": ứng suất có thể tích tụ cục bộ rồi lan sang các vùng lân cận. Vì bên trong một điện cực có hàng trăm nghìn hạt, hành vi không đồng đều — một số hạt dịch chuyển nhanh, số khác ít thay đổi — dẫn đến ứng suất tập trung và cuối cùng gây nứt hoặc tổn hại khác.
Nhóm đã dùng hình ảnh thời gian thực bằng kính hiển vi truyền tia X operando (TXM) và laminography tia X 3D để thu góc nhìn chi tiết về chuyển động hạt. Hành vi này lần đầu được quan sát trong một thiết bị tai nghe thương mại. Hiểu cách ứng suất hình thành và lan truyền mở ra hướng thiết kế điện cực kháng ứng suất hoặc áp dụng lực nén có kiểm soát để giảm tổn hại. Các tác giả dự định phát triển mô hình lý thuyết để giải thích tương tác hóa học và cơ học phức tạp trong điện cực. Công trình được tài trợ bởi Văn phòng Công nghệ Phương tiện thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và có đóng góp từ các nhà khoa học tại UT, Northeastern, Sigray Inc., Stanford, SLAC National Accelerator Laboratory và Argonne National Laboratory.
Từ khó
- suy giảm — giảm dần hiệu năng hoặc chất lượng theo thời gian
- ứng suất — lực tác động trên một diện tích vật liệu
- điện cực — bộ phận trong pin xảy ra phản ứng điện
- chu kỳ sạc-xả — một lần sạc rồi xả điện của pin
- suy thoái — quá trình hỏng hóc hoặc giảm chức năngsuy thoái hóa học-cơ học
- tích tụ — tập trung dần ở một vùng nhỏ
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Việc thiết kế điện cực kháng ứng suất có thể ảnh hưởng thế nào đến tuổi thọ và chi phí sản xuất pin? Hãy nêu lý do.
- Các kỹ thuật hình ảnh như TXM và laminography đã giúp hiểu điều gì về hành vi hạt trong điện cực? Hãy lấy ví dụ từ bài.
- Khi áp dụng lực nén có kiểm soát vào pin thương mại, bạn nghĩ sẽ gặp những thách thức nào về thiết kế hoặc vận hành?
Bài viết liên quan
Thu ADN cá hồi từ không khí để theo dõi di cư
Các nhà nghiên cứu ở Washington thu ADN cá hồi Coho từ không khí trong mùa di cư và so sánh dữ liệu với số đếm bằng mắt của trại nuôi. Kết quả cho thấy eDNA không khí biến đổi theo xu hướng di cư và có thể chỉ ra vị trí cùng mật độ tương đối của cá.
Tóc ghi lại tiếp xúc với hóa chất
Nghiên cứu từ University of Texas at Austin cho thấy tóc người có thể lưu lại dấu vết tiếp xúc với hóa chất qua ngày, tuần và tháng. Phương pháp mới quét sợi tóc nguyên vẹn và phát hiện nhiều hợp chất, giúp hiểu tiếp xúc lâu dài hơn máu hay nước tiểu.
Thời điểm trong ngày ảnh hưởng hiệu quả hóa trị cho glioblastoma
Nghiên cứu cho thấy thời điểm trong ngày có thể làm thay đổi hiệu quả thuốc temozolomide ở bệnh nhân glioblastoma. Hoạt động của enzyme MGMT và mức methyl hóa thay đổi theo nhịp hàng ngày, gợi ý hướng điều trị theo thời gian.