Theo Tech Xplore, nghiên cứu này được thực hiện bởi Viện Công nghệ California (Caltech) và Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực (JPL) của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA). Nội dung cho biết David Boyd, một chuyên gia nghiên cứu cao cấp tại Caltech, đã dành hơn một thập kỷ để phát triển các kỹ thuật sản xuất graphene - một vật liệu chỉ dày một nguyên tử nhưng cực kỳ bền và dẫn điện tốt hơn nhiều so với silicon.

Năm 2015, Boyd và nhóm của ông đã đạt được bước đột phá khi sản xuất thành công graphene chất lượng cao ở nhiệt độ phòng, từ đó mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới cho vật liệu này. Cùng với Will West, một nhà công nghệ tại JPL chuyên về điện hóa học, Boyd đã tiến hành nghiên cứu để xác định khả năng cải thiện pin lithium-ion bằng graphene. Kết quả thí nghiệm cho thấy graphene có thể nâng cao hiệu suất của pin.

Pin lithium-ion hoạt động bằng cách tạo ra năng lượng hóa học giữa cực âm và cực dương. Tuy nhiên, quá trình hòa tan kim loại chuyển tiếp (TMD) khi các kim loại chuyển tiếp từ catode sang anode làm giảm hiệu suất pin. Mặc dù coban thường được sử dụng để giảm TMD nhưng nguồn cung coban chủ yếu đến từ Cộng hòa Dân chủ Congo, nơi mà nhiều công nhân, bao gồm cả trẻ em, làm việc trong điều kiện nguy hiểm với mức lương thấp.

Boyd và West đã phát hiện ra rằng phương pháp phủ khô, vốn đã được ngành công nghiệp dược phẩm sử dụng trong nhiều thập kỷ, có thể áp dụng để bảo vệ cực âm của pin mà không làm hỏng vật liệu. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này không chỉ giảm TMD mà còn tăng gấp đôi tuổi thọ pin và mở rộng khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau.

Boyd cho biết: "Đây cũng là một bước tiến cho công nghệ phủ nói chung. Nó mở ra nhiều khả năng sử dụng lớp phủ khô". Sự phát triển này có thể dẫn đến việc sản xuất pin với giá cả phải chăng hơn, sạc nhanh và bền hơn, đồng thời góp phần vào tính bền vững, khi carbon - một dạng của graphene - có sẵn rộng rãi hơn và thân thiện với môi trường hơn so với coban.