Không bao giờ được để quên đồ điện tử trong lò vi sóng, vì bạn biết kết cục của nó sẽ như thế nào, nhưng để kéo dài tuổi thọ của pin, một ngày nào đó bạn có thể làm nóng nó khi không sử dụng đến. Theo thời gian, các cực điện bên trong pin có thể nhỏ dần đi, chia nhánh thành những sợi nhỏ li ti như tóc đèn, gây ra hiện tượng đoản mạch khiến pin bị hỏng thậm chí là cháy. Tuy nhiên, thông qua những cuộc thử nghiệm và mô phỏng trên máy tính mới đây, các nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ California đã nghiên cứu chi tiết những mức nhiệt cao hơn có thể phá vỡ các sợi mạch như thế nào và từ đó có thể kéo dài tuổi thọ của pin.
 |
| |
Một viên pin có cấu tạo gồm một cực dương và một cực âm. Khi pin tạo ra dòng điện, tức là các điện tử (electron) chạy từ cực dương thông qua một mạch điện bên ngoài pin và quay trở lại cực âm. Quá trình làm mất đi các electron sẽ tạo ra dòng điện, một số nguyên tử trong cực dương như kim loại dẫn điện lithium (một nguyên tố hóa học liti) sẽ trở thành ion rồi di chuyển sang cực âm, đi qua môi trường chất lỏng dẫn điện gọi là chất điện phân.
Khi người dùng tiến hành sạc điện cho pin sẽ làm đảo ngược quá trình trên, các ion di chuyển trở lại và bám vào cực dương. Tuy nhiên, khi bám trở lại, các ion dính không đồng đều. Thay vào đó, chúng hình thành lên những khối vi mô, phát triển thành những nhánh dài và lớn dần qua những chu trình sạc. Khi các sợi chạm và tiếp xúc với cực âm, chúng sẽ hình thành lên những mạch điện ngắn. Dòng điện lúc này chạy khắp các sợi nhánh thay vì chỉ ở mạch ngoài, khiến pin trở nên vô dụng và hỏng.
Dòng điện lúc này cũng sẽ làm nóng các mạch và bởi vì các chất điện phân có xu hướng dễ cháy nên các sợi mạch có thể đánh lửa. Cho dù các sợi mạch không làm ngắn các mạch điện của pin nhưng chúng có thể ngắt hoàn toàn khỏi cực dương và trôi nổi trong chất điện phân. Tại đây, cực dương hoàn toàn mất nhiên liệu và pin không thể dự trữ nhiều năng lượng được nữa.
Theo các nhà nghiên cứu, các sợi nhánh rất nguy hiểm và làm giảm dung lượng của pin. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã tiến hành theo dõi các loại pin có chứa chất liti – đây là những loại pin hiệu quả nhất, nhưng kết quả nghiên cứu của họ có thể áp dụng rộng rãi. Vấn đề của sợi nhánh là tình trạng chung của tất cả các loại pin sạc.
Các nhà nghiên cứu đã cấy các sợi liti trong các viên pin thử nghiệm và làm nóng chúng trong một vài ngày. Họ đã phát hiện ra rằng nhiệt độ lên tới 55oC sẽ làm ngắn các sợi nhánh còn 36%. Để xác định nguyên nhân chính xác gây ra hiện tượng thu ngắn này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một máy vi tính mô phỏng tác dụng của nhiệt lên từng nguyên tử lithium có kèm theo sợi nhánh, được mô tả dưới hình học đơn giản như hình chóp.
Các mô phỏng cho thấy nhiệt độ càng tăng sẽ kích hoạt các nguyên tử chuyển động theo 2 hướng. Nguyên tử tại đỉnh hình chóp có thể hạ xuống mức thấp hơn. Hoặc một nguyên tử ở mức thấp có thể di chuyển và để lại một khoảng trống, sau đó khoảng trống này được lấp đầy bởi một nguyên tử khác. Các nguyên tử chuyển động ngẫu nhiên, tạo ra đủ lượng chuyển động để làm đứt gãy các sợi nhánh.
Từ việc định lượng xem cần có thêm bao nhiêu năng lượng đủ để làm biến đổi cấu trúc của sợi nhánh, các nhà nghiên cứu đã có thể hiểu rõ hơn các đặc trưng cấu trúc của nó. Và có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin ở nhiệt độ cao như xu hướng tự phóng điện hoặc xuất hiện của các phản ứng hóa học phụ. Tuy nhiên, nghiên cứu mới này cho thấy để kéo dài tuổi thọ cho pin, tất cả những gì có thể làm là thêm vào một ít nhiệt vào chúng.
Hoàng Hải (theo cellular-news)