Dân yêu công nghệ nói riêng và người tiêu dùng nói chung luôn mong muốn các sản phẩm điện tử ngày càng mỏng hơn, nhỏ hơn, nhẹ hơn và thiết kế đẹp hơn. Tuy nhiên, một trong những yếu tố chính cản trở nhu cầu chính đáng này là hình dạng cố hữu của pin khi chúng chỉ quanh quẩn quanh hình lăng trụ hay hình hộp chữ nhật. Điều đó có thể sẽ được giải quyết trong thời gian tới khi LG Chem, công ty hóa chất lớn nhất Hàn Quốc (2012) và đứng thứ 4 thế giới (2008), cho biết đội ngũ nghiên cứu của họ vừa phát triển thành công một loại pin lithium-ion có độ dày rất thấp và khả năng uốn dẻo tuyệt vời mà họ gọi là pin cáp (cable battery). Theo LG Chem, loại pin mới này có thể tạo thành các gút, dệt thành dạng như vải hay uốn thành vòng xuyến, xoắn đơn, xoắn kép, bện thành dây...tùy thích. Phát kiến này mở ra viễn cảnh tái định hình lại thiết kế của các thiết bị điện tử nói chung và các thiết bị di động (smartphone, máy nghe nhạc, máy tính bảng...) nói riêng.
Thực ra, trong quá khứ, pin có khả năng uốn dẻo đã được nghiên cứu với khá nhiều thành công. Tuy nhiên, điểm hạn chế của các nghiên cứu này là pin chỉ có thể chế tạo dưới dạng các mặt phẳng uốn cong mà thôi, và khả năng tích trữ năng lượng của chúng khá kém. Pin của LG Chem thì không như vậy, nhóm nghiên cứu cho biết ngoài độ mỏng và khả năng uốn thành bất kỳ hình dạng gì, pin cáp còn có thể chịu được sức căng lớn mà không dẫn đến việc hoạt động sai chức năng, điều này có thể được thấy rõ qua đường đặc trưng xả điện của pin cáp khi chưa và lúc đã bị vặn xoắn gần như không đổi (hình dưới). Đây là một yêu cầu rất cần thiết cho các thiết bị điện tử hoạt động ổn định và lâu bền (nguồn điện ổn định).
Hình 1: A) Giản đồ trình bày quá trình chế tạo pin cáp. Dây cáp đồng phủ Niken (Ni) và Thiếc (Sn) chế tạo qua quá trình mạ điện được dùng như a nốt (cực âm) trong khi chất điện phân sẽ được phun vào lõi rỗng của a nốt. Dung lượng pin có thể được thiết kế đơn giản thông qua số lượng cáp Ni-Sn và độ dày của lớp composite ca tốt (cực dương). B) Hình ảnh giản lược của pin cáp với cấu trúc đa xoắn ốc (multiple-helix), nhờ cấu trúc giống lò xo với lõi rỗng mà pin cáp cho phép uốn dẻo tùy ý trong khi vẫn đảm bảo chất điện phân được vận chuyển đến các điện cực để cho pin cáp (một dạng pin điện hóa) hoạt động.
Về khả năng trữ điện của pin cáp, để chứng minh, nhóm nghiên cứu của LG Chem đã dùng một chiếc máy nghe nhạc iPod Shuffle thế hệ 4 và một màn hình LED đỏ. Kết quả thử nghiệm cho thấy mẫu thử hoàn toàn vận hành tốt màn hình và máy nghe nhạc dưới nhiều điều kiện và hình dạng uốn cong khác nhau chỉ bằng một đoạn “cáp pin” ngắn.
Hình 2: A) Hình ảnh của một pin cáp có chiều dài 25cm được dùng để cung cấp năng lượng cho một màn hình LED đỏ. B) Đặc trưng xả điện của pin cáp C-E) Hình ảnh của pin cáp với các hình dạng uốn dẻo khác nhau, màn hình LED vẫn vận hành tốt cho thấy hoạt động của pin không bị ảnh hưởng bởi quá trình vặn xoắn.
Lẽ dĩ nhiên, câu hỏi mọi người thường đặt ra là khi nào một nghiên cứu như thế này sẽ được sản xuất hàng loạt và thương mại hóa trên thị trường. Dù nhà sản xuất, thiết kế, và người tiêu dùng mong đợi nhưng có vẻ ngày đó sẽ không đến quá sớm khi nhóm nghiên cứu cho biết họ vẫn đang tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm các vật liệu làm a nốt (cực âm) mới sao cho pin cáp có thể cung cấp được nhiều năng lượng hơn nữa. Tuy nhiên, với các nghiên cứu thiên về ứng dụng của một đơn vị kinh doanh/sản xuất hóa chất hàng đầu Hàn Quốc và tư tưởng phổ biến của giới doanh nghiệp là làm sao để thương mại hóa sản phẩm sớm nhất nhằm thu về lợi nhuận, có lẽ ngày đó chắc cũng không quá xa.
Được biết nghiên cứu này đã được xuất bản trên tạp chí uy tín Advanced Materials đầu tháng 8 vừa qua, nếu ai quan tâm chi tiết có thể vào trang web chính thức tải về (nếu có tài khoản), hoặc vào liên kết này do người viết tìm kiếm và đưa lên mạng để đọc và tìm hiểu thêm.
Nguồn: Phys.org
