Bất cứ ai có máy tính xách tay hoặc smartphone đều biết rằng pin trên thiết bị sẽ sụt giảm dung lượng theo thời gian (hay còn gọi là chai pin) như thế nào. Vào những ngày mới mua, hầu hết smartphone có thể "sống sót" cả ngày mà không gặp vấn đề gì. Tuy nhiên sau khoảng hai năm sau, bạn sẽ phải "khốn khổ" khi chạy đi tìm ổ cắm điện cho chúng vào giờ ăn trưa.

Tuy nhiên ngoài việc nói rằng chúng bị "chai pin" thì ít người hiểu được điều gì đã thực sự xảy ra. Ngay cả đến các khoa học cũng dành phần lớn thời gian trong "bóng tối" trước một trong những hiện tượng thường gặp nhất.

May mắn là cuối cùng thì các nhà nghiên cứu thuộc Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ (DOE) tin rằng họ đã phát hiện ra cơ chế dẫn tới việc sụt giảm dung lượng pin theo thời gian, và thậm chí cho rằng chúng ta có thể ngăn chặn quá trình này diễn ra.

Theo đó, trong một cục pin sạc lithium ion thông thường, các ion lithium trong dung dịch điện phân di chuyển giữa hai điện cực, tạo ra một luồng điện và làm cho các thiết bị hoạt động. Dung lượng của pin chỉ đơn giản được tính bằng khối lượng tuyệt đối của ion lithium có thể thực hiện chuyến đi giữa hai điện cực trong quá trình nạp và xả.

Trong nghiên cứu của mình, DOE khám phá ra rằng vật liệu tạo nên các điện cực của pin đôi khi bị vỡ trong quá trình hoạt động, khiến các ion kim loại - nhất là Mangan, di chuyển một cách tự do và tìm tới điện cực đối diện. Tại đây, nó thúc đẩy một phản ứng khiến các ion lithium bị mắc kẹt lại một chỗ. Theo thời gian khi ngày càng nhiều ion lithium bị mắc kẹt, thì mức dung lượng tối đa của pin cũng giảm dần, dẫn đến tuổi thọ pin kém hơn.

Daniel Abraham, đại diện của nhóm nghiên cứu giải thích: "Có sự tương quan chặt chẽ giữa lượng Mangan dẫn đến cực dương và lượng lithium bị mắc kẹt."

"Giờ đây, khi chúng ta đã nắm được cơ chế đằng sau sự mặc kẹt ion lithium dẫn tới việc bị chai pin, thì có lẽ sẽ sớm thôi, chúng ta có thể tìm ra phương pháp để giải quyết vấn đề này", Daniel nói.

Nguyễn Nguyễn