Pin lithium-ion những năm qua gần như thống trị thị trường vì chúng rất nhẹ so với mức năng lượng lưu trữ được. Tuy nhiên, loại pin này bị hạn chế sử dụng trong môi trường nhiệt độ thấp vì chúng sạc chậm hơn và lưu trữ được ít năng lượng hơn. Một trong những lý do nằm ở chất điện phân - thành phần pin chuyển ion giữa các điện cực.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang cùng với các cộng tác viên từ Mỹ đã phát triển chất điện phân mới sau 4 năm nghiên cứu, gọi là fluoroacetonitril.

Chất điện phân này cho phép các tế bào lithium-ion hoạt động với công suất cao và ổn định ở nhiệt độ từ 60 độ xuống -80 độ, đồng thời cho phép sạc cực nhanh trong điều kiện lạnh.

“Ở nhiệt độ cực thấp, pin chỉ mất 10 phút sạc để đạt 80% dung lượng”,giáo sư Fan nói với trang tin khoa học tiếng Trung Science Times.

Nghiên cứu của nhóm giáo sư Fan được xuất bản trên tạp chí Nature. Báo cáo mô tả các phân tử dung môi nhỏ trong chất điện phân fluoroacetonitril tạo thành hai lớp vỏ bao quanh các ion lithium và hình thành các kênh để các ion được vận chuyển qua, gọi là kênh ion phối tử (ligand-channel transport). Cả hai lớp này đều nhỏ và dễ vận chuyển hơn so với các lớp trong chất điện phân carbonate loãng.

“So với các chất điện phân thông thường, ở nhiệt độ âm 70 độ, fluoroacetonitril có độ dẫn ion cao hơn 10.000 lần”,báo cáo viết.

Giáo sư Fan cho biết thêm, ngoài pin lithium-ion, nghiên cứu cho thấy nguyên lý cấu trúc chất điện phân của họ “cũng rất hiệu quả đối với pin natri-ion và pin kali-ion”.

Theo Nature, nghiên cứu này vẫn còn những hạn chế và có thể cần nghiên cứu thêm để đảm bảo chất điện phân fluoroacetonitril có thể hoạt động hiệu quả trong thiết kế pin thông thường.

“Chúng tôi tin rằng chất điện phân này có thể được sử dụng thương mại trong tương lai”, giáo sư Fan cho hay. “Chúng có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm xe điện, hàng không, điện tử hàng hải, đường sắt, thám hiểm vùng cực và viễn thông”.