(H2N2)-Do công nghệ ắc quy vẫn chưa phát triển nhanh như các thiết bị điện tử mà chúng vận hành, nên các ắc quy đang ngày càng chiếm một tỷ lệ lớn trong khối lượng của các thiết bị này. Giờ đây, một nhóm nghiên cứu công tác tại Trung tâm Các công nghệ nano Tích hợp của Mỹ tuyên bố họ vừa chế tạo ra loại ắc quy nhỏ nhất thế giới. Mặc dù loại ắc quy nhỏ bé này sẽ không chạy các điện thoại di động ngay năm sau, nhưng nó đã mang lại kiến thức về cách vận hành của ắc quy và tiềm năng tạo ra các ắc quy nhỏ hơn nhưng hiệu suất cao hơn trong tương lai.
Loại ắc quy dựa trên lithi, có thể xạc cực nhỏ này được nhóm nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia chế tạo. Nó bao gồm một catốt lithi coban khối dài 3milimet và một chất điện phân lỏng i-ôn và có một anốt là một dây nano thiếc ôxit đơn dài 10nm và có đường kính 100nm. Do các vật liệu dựa trên dây nano ở các ắc quy ion lithi có tiềm năng tạo ra những cải thiện lớn ở công suất và mật độ năng lượng so với các chất điện phân khối nên các nhà nghiên cứu muốn thu được những kiến thức về cơ chế cơ bản mà qua đó ắc quy hoạt động. Vì vậy, họ đã chế tạo ắc quy này bên trong một chiếc kính hiển vi electron truyền qua (TEM) để họ có thể nghiên cứu quá trình tích điện và xả điện của ắc quy ở thời gian thực và ở độ phân giải cỡ nguyên tử.
Bằng cách theo dõi sự tiến triển của các i-ôn lithi khi chúng di chuyển dọc dây nano, nhóm nghiên cứu nhận thấy trong quá trình tích điện dây nano thiếc ôxit dài ra gần gấp đôi chiều dài. Độ dài ra thêm này nhiều gấp nhiều lần so với mức tăng của đường kính và có thể góp phần tránh nguy cơ làm ngắn mạch khiến giảm vòng đời ắc quy. Khám phá bất ngờ này trái với quan niệm của những người nghiên cứu lĩnh vực này cho rằng các ắc quy phình lên theo đường kính chứ không phải theo độ dài.
Nhóm nghiên cứu cho biết các nhà chế tạo nên tính tới điều này trong thiết kế ắc quy. Những khám phá này chứng tỏ rằng các dây nano có thể chịu được ứng lực lớn (>10Gpa) gây ra bởi lithiation mà không bị hỏng, chứng tỏ rằng các dây nano là những ứng cử viên tiềm năng để chế tạo các điện cực ắc quy. Khảo sát cỡ nguyên tử quy trình xạc và xả điện của một dây nano đơn trước đây bất khả thi bởi vì môi trường chân không cao ở một kính hiển vi điện tử truyển qua (Tranmission Electron Microscopy, viết tắt là TEM) khiến cho khó sử dụng một chất điện phân lỏng. Nhóm nghiên cứu đã khắc phục được khó khăn này bằng cách chứng tỏ rằng một chất lỏng i-ôn áp suất bay hơi thấp, một muối nóng chảy, có thể hoạt động trong một môi trường chân không. Điều này có nghĩa mặc dù công trình được thực hiện bằng các sử dụng các dây nano ôxit thiếc, nhưng những thí nghiệm này có thể được mở rộng tới các hệ vật liệu khác, để nghiên cứu cực dương hoặc cực âm.
Nguồn Gizmag/Hoahocngaynay.com
