Nói chung, một chiếc ô tô điện sẽ mất khoảng 10 giờ để sạc. Ngay cả với công nghệ sạc nhanh, bạn vẫn cần ít nhất 30 phút. Nếu xe điện có thể được “sạc” nhanh như xe chạy xăng truyền thống thì tình trạng thiếu trạm sạc xe điện sẽ được giảm bớt.

Được hiểu rằng hiệu suất của pin lithium-ion phụ thuộc vào khả năng lưu trữ ion lithium của vật liệu làm cực dương. Mới đây, nhóm nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH) Hàn Quốc đã phát triển được vật liệu làm cực dương mới và tạo ra bước đột phá. Kết quả nghiên cứu mới nhất vừa được công bố trên tạp chí Vật liệu chức năng nâng cao.

Có thông tin cho rằng họ đã sử dụng một phương pháp tự trộn mới để tổng hợp các tấm nano ferrite mangan với diện tích bề mặt lớn thông qua quy trình phản ứng dịch chuyển đơn giản. Vật liệu mới này có thể lưu trữ nhiều ion lithium hơn, vượt qua giới hạn lý thuyết của nó.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một phương pháp mới để tổng hợp các tấm nano ferit mangan, một vật liệu vừa có khả năng lưu trữ năng lượng lithium ion tuyệt vời vừa có đặc tính sắt từ tốt. Các nhà nghiên cứu cho biết công nghệ đột phá này giúp tăng dung lượng lưu trữ lên khoảng 1,5 lần giới hạn lý thuyết và cho phép xe điện được sạc đầy trong sáu phút.

Cụ thể, lần đầu tiên họ thực hiện phản ứng chuyển vị trong dung dịch trộn lẫn oxit mangan và sắt, tạo thành một hợp chất có cấu trúc dị thể với oxit mangan ở bên trong và oxit sắt ở bên ngoài. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp thủy nhiệt để chuẩn bị các tấm nano ferit mangan có độ dày chỉ nanomet. Cách tiếp cận này tận dụng lợi thế của các electron có độ phân cực spin cao, cải thiện đáng kể khả năng lưu trữ một lượng lớn ion lithium.

Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một phương pháp mới để tổng hợp mangan ferrite làm vật liệu cực dương, được biết đến với khả năng lưu trữ ion lithium và tính sắt từ vượt trội. Đầu tiên, phản ứng thay thế điện xảy ra trong dung dịch hỗn hợp oxit mangan và sắt, tạo ra hợp chất có cấu trúc dị thể với oxit mangan bên trong và oxit sắt bên ngoài.

Sự đổi mới này cho phép nhóm vượt quá 50% công suất lý thuyết của vật liệu cực dương ferit mangan một cách hiệu quả. Việc mở rộng diện tích bề mặt của vật liệu cực dương tạo điều kiện cho một lượng lớn ion lithium chuyển động đồng thời, từ đó làm tăng tốc độ sạc của pin. Kết quả thử nghiệm cho thấy, chỉ mất 6 phút để sạc đầy một viên pin có dung lượng tương đương với các loại xe điện hiện có trên thị trường.

Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu này đơn giản hóa quá trình chuẩn bị vật liệu cực dương phức tạp và đã đạt được tiến bộ đột phá trong việc tăng dung lượng pin và tăng tốc độ sạc.

"Thiết kế hợp lý sử dụng spin điện tử để thay đổi bề mặt nhằm khắc phục các hạn chế điện hóa của vật liệu cực dương truyền thống và tăng dung lượng pin là một hiểu biết mới. Sự phát triển này có thể cải thiện độ bền của pin và rút ngắn thời gian sạc của xe điện." Họ nói.