Dung lượng pin không chỉ là vấn đề của người dùng mà các nhà sản xuất cũng luôn luôn tìm cách nâng cao thời gian sử dụng trên thiết bị của họ. Tuy nhiên nếu nghiên cứu về vật liệu mới tại đại học Drexel thành công, ta sẽ không bao giờ lo lắng về vấn đề này nữa.
Chìa khóa chính là MXene, một vật liệu hai chiều bao gồm hai phần: hydrogel và một kim loại oxit. Nó có cấu trúc dày đặc đủ để che chắn bức xạ và lọc nước, như đã chứng minh vào năm 2011 bởi nhóm nghiên cứu tại đại học Drexel. MXene trở thành ứng cử viên tốt cho màng pin vì có tính dẫn điện cao.
Nhờ cấu tạo hóa học của MXene, tối ưu hóa dòng chảy của các điện cực – nơi mà năng lượng được tích trữ trong pin để sạc. Pin giữ ion trong các cổng được gọi là “các điểm hoạt động redox” để giữ điện tích, và số lượng cổng này tương ứng với lượng điện tích có thể giữ được.
Không giống Pin đang được sử dụng, MXene tạo ra nhiều đường cho các ion đi qua. Và độ dẫn điện tự nhiên của MXene cao giúp di chuyển ion một cách nhanh chóng, tăng tốc độ nạp điện hiệu quả.
Trong Pin truyền thống […] đường dẫn ion tới các cổng lưu trữ quanh co, không chỉ làm chậm mọi thứ mà còn khiến rất ít ion thực sự đi đến đích trong khi sạc. Kiến trúc điện cực lý tưởng sẽ đưa các ion di chuyển đến các cổng thông qua đường “cao tốc”, nhiều làn đường thay vì một làn. Thiết kế điện cực macroporous của chúng tôi đạt được mục tiêu này, cho phép sạc nhanh – trong thời gian vài giây trở xuống.
Maria Lukatskaya, thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết
Yuri Gogotsi, giáo sư khoa học kỹ thuật vật liệu, cho rằng ứng dụng của MXene trong thực tế có thể làm pin máy tính xách tay và pin xe điện tốt hơn. Mxene chưa khả thi về mặt thương mại – Gogotsi đoán rằng phải ít nhất ba năm nữa mới có thể sản xuất hàng loạt như pin điện thoại di động.
