Làm thế nào để pin an toàn hơn? Công nghiệp: cải tiến dần dần đáng tin cậy hơn so với lật đổ

Theo phương tiện truyền thông nước ngoài The Verge, pin đôi khi phát nổ. Những video về vụ nổ đó thật đáng sợ nhưng các nhà khoa học và các công ty khởi nghiệp đã và đang nỗ lực chế tạo những loại pin an toàn hơn. Họ đang cải tiến thiết kế pin và thử nghiệm các vật liệu mới với hy vọng giải quyết được vấn đề an toàn một lần và mãi mãi. Nhưng mọi phương pháp dường như đều có bẫy, và giải pháp thiết thực nhất hiện nay có thể lại nhàm chán nhất.

Có ba chiến lược để cải thiện pin: tránh sử dụng chất lỏng dễ cháy làm pin rắn; Làm cho mô-đun pin chống cháy; Sửa đổi một chút các đặc tính chức năng hiện có của pin. Ít nhất là về mặt pin, sự thay đổi này có thể diễn ra từ từ.

Đối với vấn đề cháy pin, một giải pháp được quảng cáo rộng rãi là pin rắn. Ý tưởng rất đơn giản: sử dụng vật liệu rắn làm chất điện phân thay vì chất điện phân lỏng dễ cháy; Pin rắn khó có thể bắt lửa. Tuy nhiên, các ion khó di chuyển trong chất rắn hơn trong chất lỏng, điều đó có nghĩa là pin rắn khó thiết kế, đắt tiền và có thể gặp vấn đề về hiệu suất.

Có ba phương pháp chính để chế tạo pin rắn. Michael Zimmerman, nhà khoa học vật liệu tại Đại học Tufts và là người sáng lập Ionic Materials, một công ty sản xuất pin rắn, giải thích rằng bạn có thể sử dụng gốm sứ, thủy tinh hoặc polyme để tạo ra chất điện phân.

Gốm sứ và thủy tinh dễ vỡ. Một khi bạn tạo áp lực, chúng rất dễ bị nứt. Ngoài ra, chúng khó sản xuất với số lượng lớn và đôi khi thải ra khí độc trong quá trình sản xuất. Về mặt polyme, một số polyme có thể dẫn ion nhưng thường chỉ hoạt động ở nhiệt độ cực cao. Nhóm của Zimmerman đã phát triển một loại polyme dẫn ion ở nhiệt độ phòng nhưng cũng là chất chống cháy.

Hiện tại, vật liệu Ionic đang hợp tác với các nhà sản xuất pin. Zimmerman hy vọng sẽ tạo ra loại pin như vậy trong vòng 2 đến 3 năm tới.

Một chiến lược khác để tìm ra loại pin an toàn hơn là làm cho chất điện phân có khả năng chống cháy, mặc dù nó vẫn ở dạng lỏng. Surya Moganty là Giám đốc Công nghệ của NOHMs Technologies. Họ đang phát triển các chất điện giải sử dụng "chất rắn ion", tương tự như muối nhưng là chất lỏng ở nhiệt độ phòng.

Đưa vật liệu này vào chất điện phân sẽ khiến chúng có khả năng chống cháy nhưng tuổi thọ của pin cũng sẽ có vấn đề. NOHMs đang cải tiến công thức với mục tiêu làm cho pin sử dụng công nghệ của nó có tuổi thọ 500 chu kỳ.

Hiện nay, chiến lược hiệu quả nhất có thể không phải là thay đổi đáng kể thiết kế pin và định hình lại pin mà là nghiên cứu các đặc tính hiện có của pin, sau đó cải thiện nó từng chút một. Ví dụ: pin đã có hệ thống quản lý pin, hệ thống này được sử dụng để giám sát hoạt động của pin và phát hiện xem có vấn đề gì không. Một giải pháp hữu ích là làm cho những hệ thống như vậy trở nên tốt hơn. Xét cho cùng, hệ thống quản lý đã là một phần của mỗi loại pin và các nhà sản xuất không cần phải tìm ra những cách sáng tạo và tốn kém để tích hợp các công nghệ mới.

“Các doanh nghiệp có thể sử dụng các cảm biến tiên tiến hoặc các phương pháp khác để thu thập dữ liệu về pin, đặc biệt là trên các thiết bị lớn có hệ thống pin bao gồm hàng nghìn viên pin”. Ian McClenny, nhà phân tích của viện nghiên cứu pin Navigant Research, chỉ ra rằng "nó có thể xác định chính xác những viên pin có hiệu suất không đáp ứng tiêu chuẩn, điều này rất hữu ích để kéo dài tuổi thọ pin".

Công ty an toàn pin Amionx ở San Diego đang áp dụng phương pháp này. Bill Davidson, giám đốc điều hành của công ty, nói rằng phương pháp tiếp cận của họ, được gọi là SafeCore, là tuyến phòng thủ cuối cùng. SafeCore không tự thay đổi các thành phần của pin.

Giống như các công ty khác, Amionx tập trung vào việc cấp phép công nghệ cho các nhà sản xuất pin hiện có. Nhưng nếu tiến độ quá chậm, họ sẽ cân nhắc việc tự chế tạo pin và đưa ra thị trường. Davidson cho biết: “Nếu không nhìn thấy những sản phẩm như vậy trên thị trường vào năm 2019, tôi sẽ rất thất vọng”.