Tin tứcMột nhóm nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT, Mỹ) vừa phát triển mô hình toán học có thể thay đổi cách pin lithium-ion – loại pin đang cung cấp năng lượng cho hầu hết thiết bị điện tử hiện nay – được thiết kế và tối ưu hóa.
Trong nhiều năm qua, việc cải tiến pin chủ yếu dựa trên phương pháp “thử và sai”, tốn thời gian, chi phí và không phải lúc nào cũng mang lại hiệu quả. Nhóm nghiên cứu MIT cho rằng toán học có thể mang lại hướng đi thông minh hơn: sử dụng mô hình dự đoán chính xác cách các ion lithium di chuyển và phản ứng trong pin.
Nhóm đã phân tích hơn 50 tổ hợp điện cực và chất điện phân khác nhau, từ đó xây dựng một mô hình toán học dựa trên lý thuyết truyền ion–electron liên kết. Kết quả cho thấy mô hình này mô phỏng phản ứng điện hóa trong pin chính xác hơn nhiều so với công thức Butler–Volmer (BV) – công thức cơ bản đã được dùng hàng chục năm qua trong ngành pin.
Điểm đáng chú ý của mô hình là không yêu cầu thay đổi dây chuyền sản xuất hiện có. Các nhà sản xuất có thể áp dụng mô hình này để tinh chỉnh thiết kế và cấu hình pin mà không cần đầu tư công nghệ mới hay thay đổi toàn bộ quy trình sản xuất.
Một thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: “Trước đây, để cải thiện hiệu suất pin, các kỹ sư phải thử nghiệm hàng trăm mẫu khác nhau. Giờ đây, với mô hình này, chúng tôi có thể dự đoán chính xác điều gì xảy ra bên trong pin chỉ bằng công thức toán học”.
Nhờ khả năng dự đoán chính xác quá trình truyền ion và phản ứng điện hóa, mô hình giúp các hãng pin có thể thiết kế sản phẩm sạc nhanh hơn, tuổi thọ cao hơn, đồng thời giảm đáng kể tình trạng chai pin theo thời gian sử dụng.
Dù chưa tạo ra bước đột phá ngay lập tức, nhiều chuyên gia nhận định mô hình từ MIT là bước tiến quan trọng mở đường cho thế hệ pin mới – sạc siêu nhanh, bền và an toàn hơn. Với tốc độ phát triển của công nghệ năng lượng, “công thức MIT” có thể sớm trở thành công cụ tiêu chuẩn trong thiết kế pin lithium-ion cho smartphone, laptop và xe điện.
