Trong cuộc đua chuyển đổi năng lượng xanh, pin lithium-ion vừa là nền tảng, vừa là thách thức – khi nguy cơ cháy nổ vẫn luôn rình rập. Nhưng các kỹ sư đang đưa ra những giải pháp đầy triển vọng.

Với mật độ năng lượng cao, khả năng lưu trữ lớn so với kích thước, pin lithium-ion hiện là trái tim của xe điện, điện thoại, laptop và hàng loạt thiết bị công nghệ hiện đại. Tuy nhiên, cùng với lợi ích đó là nguy cơ cháy nổ nghiêm trọng – đặc biệt khi pin bị va đập, sạc quá mức hoặc quá nhiệt.

Thực tế đã có nhiều vụ cháy kéo dài hàng giờ, thải khói độc hại và đòi hỏi hàng chục ngàn lít nước để dập lửa – như trường hợp một xe điện cần tới hơn 114.000 lít nước để khống chế ngọn lửa từ pin.

Để đối mặt với mối đe dọa này, các nhà nghiên cứu trên thế giới đang phát triển những giải pháp tiên tiến, từ tích hợp vật liệu chống cháy vào pin, đến cảm biến thông minh theo dõi sự cố từ bên trong – mở ra tương lai pin an toàn hơn cho người dùng và ngành công nghiệp.

Pin lithium-ion tích hợp chất chữa cháy – Cắt ngòi cháy ngay từ bên trong

Một bước đột phá đến từ nhóm nghiên cứu do nhà hóa học Ying Zhang tại Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, khi họ phát triển thành công nguyên mẫu pin lithium tích hợp polymer chống cháy ngay bên trong cực âm.

Trong thử nghiệm, cả pin nguyên mẫu và pin lithium tiêu chuẩn đều được nung nóng dần. Khi vượt qua 100°C, polymer bên trong cực âm nguyên mẫu bắt đầu phân hủy có kiểm soát, giải phóng các gốc hóa học có khả năng ức chế phản ứng cháy.

Kết quả cho thấy:

• Pin tiêu chuẩn phát nổ sau 13 phút, lửa bùng lên đến 1.000°C.
• Pin tích hợp polymer vẫn ổn định dù đạt tới 220°C – hoàn toàn không bốc cháy.

Công trình này được công bố trên tạp chí khoa học Proceedings of the National Academy of Sciences ngày 14/7/2025, mở ra tiềm năng loại bỏ hiện tượng cháy dây chuyền trong pin – nguyên nhân chính của các vụ cháy xe điện.

Khi vượt qua 100°C, polymer bên trong cực âm nguyên mẫu bắt đầu phân hủy có kiểm soát, giải phóng các gốc hóa học có khả năng ức chế phản ứng cháy.

Cảm biến thông minh tích hợp trong pin – Cảnh báo sớm, kích hoạt dập cháy chủ động

Trong khi đó, nhóm nghiên cứu tại Đại học Surrey (Anh) đang hướng tới giải pháp chủ động hơn: cảm biến tích hợp trực tiếp trong pin để theo dõi các biến động bất thường như nhiệt độ, áp suất, phản ứng hóa học… từ bên trong lõi pin.

Điểm khác biệt:

• Không còn cảm biến bên ngoài phản ứng chậm, công nghệ mới theo dõi thời gian thực từ trong lõi.
• Có thể kích hoạt lớp vật liệu chống cháy khi phát hiện dấu hiệu quá nhiệt.
• Chi phí thấp, dễ mở rộng, tương thích với quy trình sản xuất pin hiện tại.

Theo TS. Kai Yang, giảng viên tại Đại học Surrey, cảm biến có thể đặt trong bộ thu dòng hoặc lớp ngăn cách pin, vừa giám sát vừa phản ứng – biến pin từ “nguy cơ” thành hệ thống tự phòng vệ.

GS. Ravi Silva, Giám đốc Viện Công nghệ Tiên tiến, cho biết: “Khi xe xăng và diesel bị cấm bán tại Anh từ 2035, pin an toàn sẽ là yếu tố then chốt giúp quá trình chuyển đổi không bị gián đoạn.”

Hiện Đại học Surrey đã nộp bằng sáng chế và đang tìm đối tác để ứng dụng công nghệ vào thực tế sản xuất pin xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng và hàng không.

Theo TS. Kai Yang, giảng viên tại Đại học Surrey, cảm biến có thể đặt trong bộ thu dòng hoặc lớp ngăn cách pin, vừa giám sát vừa phản ứng – biến pin từ “nguy cơ” thành hệ thống tự phòng vệ.

Vì sao vấn đề cháy pin lithium cần được quan tâm ngay từ hôm nay?

• Số lượng thiết bị dùng pin lithium đang bùng nổ, từ xe điện, smartphone, laptop cho đến máy bay không người lái.
• Một vụ cháy pin trong không gian kín như cabin máy bay hay hầm xe có thể gây hậu quả nghiêm trọng vì khói độc và nhiệt độ cao.
• Các giải pháp chủ động như polymer chống cháy và cảm biến thông minh giúp ngăn chặn từ sớm, thay vì chỉ ứng phó khi đã xảy ra cháy.

Tương lai pin lithium: An toàn – Bền vững – Thông minh hơn

Dù còn chặng đường dài để thương mại hóa các giải pháp này, nhưng rõ ràng các đột phá khoa học đang đưa chúng ta tiến gần hơn đến một tương lai nơi pin không còn là “quả bom hẹn giờ” mà trở thành nguồn năng lượng an toàn, đáng tin cậy.