Đây là một bước tiến rất lớn trong lĩnh vực công nghệ, tạo ra nền tảng giúp chúng ta thật sự tạo ra được những viên pin có khả năng sử dụng qua hàng trăm hoặc thậm chí là hàng ngàn năm. Chúng cũng sẽ giúp kéo dài thời lượng sử dụng pin của các loại máy tính, điện thoại thông minh, ô tô và các thiết bị trong tàu vũ trụ.
Mye Le Thai và viên pin lithium làm từ nano
Người đứng đằng sau khám phá quan trọng có tính cách mạng trong kỹ nghệ pin điện này là Mya Le Thai, một nữ nghiên cứu sinh gốc Việt đang chuẩn bị lấy bằng Tiến Sĩ tại Đại Học UCI.
Các nhà khoa học từ lâu đã tìm cách áp dụng dây nano vào việc chế tạo pin. Một sợi nano có thể mỏng hơn hàng ngàn lần so với sợi tóc của con người, tính dẫn rất cao và có diện tích bề mặt lớn giúp lưu trữ và lưu chuyển electron dễ dàng.
Tuy nhiên, những sợi nano lại vô cùng mong manh và không phù hợp để sử dụng trong việc nạp và xả pin nhiều lần. Khi sử dụng các sợi nano để chế tạo một viên pin lithium-ion thông thường, chúng bị nở ra, giòn hơn và bắt đầu rạn nứt.
Các nhà nghiên cứu của UCI đã giải quyết vấn đề này bằng cách phủ một dây nano làm từ phân tử vàng bằng một lớp vỏ chất mangan dioxide. Sau đó chúng được nhúng vào chất điện phân làm bằng gel Plexiglass. Sự kết hợp này đã giúp cho sợi nano bên trong trở nên bền vững hơn nhiều lần.
Trưởng nhóm nghiên cứu, nữ tiến sĩ Mya Le Thai đã thí nghiệm loại pin này bằng cách nạp và xả pin đến 200.000 lần trong ba tháng mà không phát hiện bất kỳ sự thay đổi nào trong công suất, điện năng và các sợi dây nano.
Khám phá này xảy rất tình cờ. Khi Mya đang thử nghiệm một số hợp chất hóa học, cô đã phủ toàn bộ các sợi dây nano bằng một lớp gel rất mỏng. Và từ đó Mya bắt đầu nhận thấy được sự khác lạ của viên pin.
Theo Reginald Penner, Trưởng khoa Hóa Học tại UCI, trong những thí nghiệm của mình, Mya Le Thai đã nạp đi nạp lại điện cho cấu trúc sợi nano do cô chế tạo hàng trăm ngàn lần. Ông Penner cho biết, thông thường loại sợi này chỉ nạp chừng 6-7.000 lần là bị hủy.
Các nhà nghiên cứu nghĩ rằng oxit kim loại dẻo đã khiến cho sợi nano trở nên linh hoạt hơn và chống lại nứt gãy.
"Các điện cực phủ mangan dioxide giữ hình dạng của nó tốt hơn nhiều, làm cho nó một lựa chọn đáng tin cậy hơn", Mya Le Thai nói. "Nghiên cứu này chứng minh rằng một viên pin dựa trên điện cực dây nano có thể có một cuộc đời dài và chúng tôi có thể thực sự tạo ra loại pin như thế này".
Nghiên cứu này được tiến hành với sự phối hợp của Đại học Maryland và vốn tài trợ từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Mya Le Thai đã nghiên cứu về công nghệ nano trong chương trình cử nhân tại Đại Học UCLA. Cô làm trưởng phụ tá giáo sư tại UCI trong hơn 2 năm sau đó.
Năm 2015, cô đến Washington D.C. làm việc tại Trung Tâm Nghiên Cứu Năng Lượng Tiên Phong thuộc Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ, trước khi trở về lại UCI đảm nhận một số công việc tổ chức cho các ban nghiên cứu về công nghệ nano cho trường đại học.
Hiện nay Mya Le Thai đang theo đuổi chương trình Tiến Sĩ Hóa Học Vật Lý tại UCI.