Chế tạo pin sợi làm thành túi có thể sạc điện các thiết bị điện tử cá nhân

Nhờ nghiên cứu đột phá của các nhà khoa học thuộc trường Đại học Phúc Đán (Trung Quốc), người sử dụng điện thoại thông minh không còn phải đôn đáo tìm cục sạc dự phòng mỗi khi thiết bị hết pin.

Thay vào đó, họ có thể sử dụng loại quần áo và túi xách mềm, thoáng khí, có khả năng lưu trữ và cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử cá nhân như điện thoại thông minh và đồng hồ.

Tại một cuộc họp báo, các nhà khoa học đã trưng bày một chiếc túi có hình thức bên ngoài bình thường, nhưng khi đặt điện thoại di động vào thì màn hình điện thoại báo thiết bị đang được sạc. Chiếc túi này có thể sạc 20-30% pin trong 30 phút.

Pin đeo được trên người là một lĩnh vực nghiên cứu đang được quan tâm trên toàn thế giới do những hạn chế về an toàn, ổn định và hiệu suất. Việc thay thế chất điện phân lỏng thông thường bằng chất điện phân gel polymer được coi là biện pháp hiệu quả giải quyết các vấn đề liên quan đến an toàn, giúp tăng cường tính linh hoạt. Tuy nhiên, tiếp xúc kém giữa chất điện phân gel polymer và điện cực, do không đủ ướt, khiến hiệu suất điện hóa giảm, đặc biệt khi pin bị biến dạng.

Nhằm khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu Đại học Phúc Đán đã chế tạo các cấu trúc kênh trong thiết kế điện cực. Đây là một cách tiếp cận sáng tạo nhằm tạo ra các giao diện ổn định, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của loại pin này.

Lấy cảm hứng từ hiện tượng tự nhiên của cây thường xuân và dây leo thực vật quấn chặt vào nhau, các nhà khoa học đã chế tạo mô hình nhiều sợi điện cực quay xung quanh nhau, tạo thành các kênh thẳng hàng. Bề mặt của mỗi sợi điện cực được thiết kế kết nối với các kênh nối mạng.

Với giải pháp này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo được pin lithium-ion dạng sợi có chiều dài vài km, với mật độ năng lượng cao lên tới 128 watt/giờ, có thể cung cấp điện cho các thiết bị công suất cao như thiết bị bay không người lái. Hiệu suất của pin sợi vẫn ổn định trên 96% sau khi bị uốn cong 100.000 lần.

Sau đó, pin lithium-ion sợi được dệt thành vải để cung cấp công suất đầu ra 2.975mAh, có khả năng sạc điện thoại di động thông thường và hoạt động an toàn trong các điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ từ âm 40 độ C đến 80 độ C hay ở trong môi trường chân không.

Nhóm nghiên cứu cho biết pin sợi hứa hẹn sẽ được ứng dụng trong công tác chữa cháy, cứu trợ thiên tai, thám hiểm vùng cực và hàng không vũ trụ.

Ngoài ra, các nhà khoa học cho biết họ cũng đang nghiên cứu chế tạo sợi có khả năng tạo ra điện bằng năng lượng Mặt Trời để túi xách và quần áo không chỉ sạc điện cho các thiết bị điện tử mà còn có thể tự sạc dưới ánh nắng Mặt Trời.

Hiện nhóm nghiên cứu đang thiết lập dây chuyền sản xuất thí điểm, có công suất 300 watt/giờ - tương đương pin sản xuất được trong mỗi giờ sạc được điện cho 20 chiếc điện thoại di động cùng lúc.