Chế tạo thành công pin co giãn, có khả năng giặt được như quần áo

Nhóm của TS. Nguyễn Ngọc Tân đã bắt đầu quá trình nghiên cứu từ đầu năm 2019 và đến tháng 12/2021 cho ra đời mô hình pin đầu tiên. Pin có kích cỡ và dung lượng khác nhau, từ 1mAh (khoảng 1,5 cm2, chiều dày khoảng 1 mm) đến 300 mAh (300 cm2, chiều dày khoảng 1,3 mm). Pin có khả năng kéo giãn đến 100% chiều dài (tức gấp đôi ban đầu) và có thể giặt được trong máy giặt đến 39 lần.

Loại vật liệu được lựa chọn là kẽm và mangan oxide cùng dung dịch muối nồng độ thấp, độ pH trung hòa. Theo TS Tân, hóa chất này an toàn hơn so với thành phần của pin lithium-ion thông thường, tránh tình trạng cháy nổ và không tạo ra hóa chất độc hại nếu có bị vỡ hoặc rò rỉ nên không ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng. Hỗn hợp được nghiền nhỏ, kết dính bằng một loại polymer có tính co giãn tốt và khả năng giữ dung dịch cao.

TS. Nguyễn Ngọc Tân cho biết, nhóm đã thử nghiệm ở các chế độ giặt khác nhau, từ giặt lạnh đến giặt nóng (khoảng 80 độ C), từ không có bột giặt đến bột giặt có độ kiềm cao (pH ~ 13). Sau khi quay trong máy giặt gia đình (khoảng 24 lần, mỗi lần giặt khoảng 1,5 tiếng) và trong máy giặt tăng tốc (15 lần, mỗi lần 15 phút), pin vẫn có khả năng như trước lúc giặt.

Pin co giãn do nhóm của TS. Nguyễn Ngọc Tân chế tạo có thể uốn cong và giặt được. Ảnh: NVCC

Nhóm tìm hiểu và phát hiện, việc pin không bị ảnh hưởng khi giặt là nhờ lớp polymer sử dụng trong tất cả thành phần tạo thành viên pin (lớp bao bọc, bản cực đến màng ngăn cách). Lớp polymer giúp ngăn nước thẩm thấu vào pin đồng thời tạo nên sự kết dính giữa các lớp mang lại khả năng chống chịu kéo giãn tốt.

Nhờ đó tuổi thọ pin có thể lên đến hơn 2 năm, lớn hơn nhiều so với pin co giãn thông thường (chỉ từ vài tuần đến vài tháng). Loại pin này đáp ứng nhu cầu phát triển ngành công nghệ wearable (thiết bị công nghệ có thể đeo trên người tích hợp bộ xử lý hay công nghệ điện tử).

Với những ưu điểm nổi trội như vậy, dù mới ở giai đoạn mô hình, loại pin này đã sớm thu hút sự quan tâm không nhỏ của một số công ty trong lĩnh vực quần áo thông minh. Nhóm nghiên cứu cũng liên kết chặt chẽ với một số công ty đang theo đuổi các sản phẩm quần áo thông minh để thử nghiệm pin nhằm đánh giá khả năng đáp ứng nhu cầu thực tế.

“Có rất nhiều công ty ở Anh, Mỹ và Canada hiện đang phát triển các bộ áo quần gắn cảm biến cho người chơi thể thao để theo dõi thông tin như huyết áp, nhiệt độ, nhịp tim hay phân tích mồ hôi để kiểm tra hàm lượng đường... Những ứng dụng như vậy đang ngày càng phát triển rất mạnh và đòi hỏi phải có loại pin nhỏ gọn, có thể giặt được và tiếp xúc với cơ thể mà vẫn an toàn. Những yêu cầu này phù hợp với loại pin mà chúng tôi đang phát triển”, TS. Tân nói.

Hiện nay, pin do nhóm của TS. Tân nghiên cứu đang có điện áp khoảng 1,5V - thấp hơn so với điện áp 3V của pin lithium-ion do phải cân bằng giữa vấn đề dung lượng và độ an toàn. Nhóm nghiên cứu cho biết tiếp tục tìm cách cải thiện tuổi thọ, vòng đời của pin và kỳ vọng nếu được sản xuất với số lượng lớn có thể giảm giá thành, tương đương với pin sạc thông thường.

Tác giả: Phong Lâm

Nguồn tin: vietQ.vn