Các nhà khoa học Trung Quốc đã thiết kế mẫu pin lithium kim loại được trang bị bình chữa cháy tích hợp, sẽ kích hoạt nếu pin quá nóng.

Pin lithium kim loại hiện đang được sử dụng hạn chế nhưng có tiềm năng rất lớn vì chúng có thể lưu trữ năng lượng gấp 10 lần pin lithium-ion. Pin cung cấp mật độ năng lượng cao, nghĩa là lưu trữ nguồn năng lượng lớn hơn so với kích thước của chúng. Vì thế, pin lithium kim loại trở nên lý tưởng cho xe điện, thiết bị điện tử cầm tay và nhiều thiết bị tiêu tốn năng lượng khác.

Nguy cơ cháy nổ

Tuy nhiên, pin lithium kim loại có hạn chế nhất định. Pin sử dụng cực dương lithium kim loại nhẹ và cực âm oxit giàu niken điện áp cao, thiết kế sẽ sinh ra khí dễ cháy. Nếu khí này tích tụ trong pin, chúng có thể gây cháy nổ. Để khắc phục, Ying Zhang và các đồng nghiệp tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc, đã kết hợp một loại polymer chống cháy vào cực âm của mẫu pin lithium kim loại.

Nhóm nghiên cứu đã cho mẫu pin mới và pin lithium kim loại thông dụng tiếp xúc với nhiệt độ tăng dần, bắt đầu từ 50°C. Khi nhiệt độ vượt quá 100°C, cả hai pin đều trở nên quá nóng. Tuy nhiên, trong mẫu pin mới, loại polymer đặc biệt này bắt đầu bị phân hủy và giải phóng các hóa chất (gốc ức chế ngọn lửa) hoạt động giống như bình chữa cháy mini. Cụ thể, chúng đã ức chế các phản ứng khử tại cực dương tạo ra khí dễ cháy.

Khi nhiệt độ tăng trên 120°C, pin thông thường quá nóng lên đến mức nhiệt 1.000°C trong vòng 13 phút và bốc cháy. Tuy nhiên, trong cùng điều kiện thử nghiệm, mẫu pin lithium kim loại với polymer chống cháy đạt nhiệt độ đỉnh điểm lên đến 220°C mà không bắt lửa hay phát nổ.

Pin an toàn hơn

Nếu công nghệ chống cháy cho pin lithium kim loại mới thành công trên quy mô lớn, sẽ là bước ngoặt giúp cho pin trở nên an toàn hơn trong mọi sản phẩm từ thiết bị điện tử cầm tay và thiết bị y tế đến xe điện. Thông qua giảm nguy cơ hỏa hoạn, bước đột phá này cũng có thể khuyến khích nhiều người chuyển đổi từ dùng ô tô tiêu tốn xăng sang xe điện, do lo ngại về an toàn là một lý do khiến một số người vẫn còn do dự.

Ngoài ra, nhờ một số cải tiến, vật liệu chống cháy có thể được tích hợp vào pin bằng các phương pháp sản xuất pin hiện có, giúp đẩy nhanh quá trình triển khai sử dụng pin.

N.P.D (NASTIS), theo Techxplore, 7/2025