Nhiều năm qua, các nhà khoa học đã phát triển các vật liệu cực dương hoặc điện cực âm dựa trên silicon tiên tiến khác nhau để khắc phục các vấn đề nói trên. Nổi bật nhất trong số đó là vật liệu nano silicon có thể làm tăng diện tích bề mặt hiệu quả, tuy nhiên cũng có những hạn chế nhất định như: tăng tiêu thụ chất điện phân, hiệu suất đồng tổng hợp ban đầu kém sau một vài chu kỳ sạc và xả.
Mới đây, nhóm nghiên cứu của GS Noriyoshi Matsumi tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản (JAIST) đã đề xuất một giải pháp cho những vấn đề trên và đã tạo ra các vi hạt silic (SiMP). Nhóm nghiên cứu cho biết, so với các hạt nano silic, SiMP mang nhiều ưu điểm hơn: chi phí thấp, hiệu suất cao, dễ sử dụng các lựa chọn thay thế, đặc biệt là khi kết hợp với các vật liệu có đặc tính cấu trúc đặc biệt như kính đen silicon oxycarbide.
Nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế một loại vật liệu lõi - vỏ. Trong đó, lõi được tạo thành từ SiMP phủ một lớp carbon và lớp vỏ được ghép kính đen oxycarbide silicon. Vật liệu được sử dụng trong cấu hình nửa tế bào anốt để kiểm tra khả năng lưu trữ lithium. Kết quả cho thấy, vật liệu anốt hoạt tính dựa trên SiMP có khả năng khuếch tán lithium lớn, giảm nội trở và mở rộng thể tích tổng thể. Các đặc tính điện hóa ưu việt của vật liệu mới này có khả năng duy trì 99,4% năng lượng sau 775 chu kỳ sạc và xả. Ngoài khả năng lưu trữ năng lượng vượt trội, vật liệu này còn thể hiện độ ổn định cơ học cao trong suốt quá trình thử nghiệm. Tính ưu việt của vật liệu anốt hoạt tính dựa trên SiMP đã mở ra con đường mới cho việc ứng dụng silicon trong pin lithium-ion thế hệ tiếp theo.
Mai Văn Thủy (theo techxplore.com)