Hiện nay, Pin lithium-ion được sử dụng rất phổ biến, từ các thiết bị di động, máy tính xách tay cho đến những phương tiện vận chuyển chạy điện. Pin li-ion có hiệu năng cao giúp kéo dài thời gian sử dụng các thiết bị và tăng khả năng vận hành của các phương tiện. Tuy nhiên, pin li-ion có một nhược điểm là rất dễ bắt lửa. Bằng chứng là gần đây, hàng loạt các vụ nổ máy tính xách tay, điện thoại xảy ra với nguyên nhân chính là pin li-ion hay điển hình là vụ việc HP thu hồi hàng loạt pin máy tính vì quá nóng. Vì vậy, các nhà khoa học thuộc đại học Cambridge đã phát triển một kỹ thuật cho phép quan sát các chất hóa học hoạt động bên trong pin li-ion, từ đó đề ra phương án khắc phục hạn chế trên của pin li-ion.
Những sợi dendrite hình thành tại các anốt cacbon trong pin lithium-ion
Nguyên nhân khiến pin li-ion dễ bắt lửa liên quan đến các hạt lithi siêu nhỏ - các hạt lithi sẽ định hình các sợi được gọi là dendrite. Sau khi sạc/xả nhiều lần, những sợi dendrite này tích tụ tại các cực anốt cacbon của pin. Một khi điều này xảy ra, hiện tượng đoản mạch xuất hiện khiến pin trở nên quá nóng và cuối cùng là bốc cháy. Trước đây, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu nguồn gốc hình thành sợi dendrite bằng cách sử dụng các mô hình và kính hiển vi. Tuy nhiên, đến nay họ vẫn không thể xác định số lượng các dendrite tích tụ.
Sử dụng phép đo quang phổ từ tính cộng hưởng hạt nhân (NMR), các nhà khoa học Cambridge có thể quan sát các phản ứng hóa học xảy ra trong 1 pin li-ion bọc nhôm dài chỉ 1cm. Trong khi phương án xử lý các dendrite vẫn đang được nghiên cứu thì việc quan sát bên trong pin li-ion là một bước đi đầu tiên rất quan trọng.
Theo giáo sư Clare Grey, khoa hóa học trường đại học Cambridge: “Nguy cơ cháy nổ là một vấn đề hàng đầu và phải được giải quyết trước khi chúng ta đạt được thế hệ pin li-ion tiếp theo và trước khi chúng ta có thể sử dụng pin li-ion một cách an toàn trên một phạm vi rộng lớn các ứng dụng vận tải. Hiện tại, chúng tôi có thể theo dõi sự hình thành các dendrite bên trong các pin li-ion nguyên vẹn qua đó nhận biết khi nào chúng xuất hiện và dưới những điều kiện nào. Với phương pháp này, các nhà nghiên cứu có thể phát hiện và nhanh chóng đề ra những điều chỉnh nhằm ngăn chặn nguy cơ phát nổ của pin.”