Giao thức sạc được cải tiến có thể giúp pin lithium-ion có tuổi thọ cao hơn nhiều. Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã chứng minh rằng sạc bằng dòng điện xung tần số cao giúp giảm tác động lão hóa. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Philipp Adelhelm (HZB và Đại học Humboldt) phối hợp với các nhóm từ Đại học Kỹ thuật Berlin và Đại học Aalborg ở Đan Mạch. Các thí nghiệm tại nguồn tia X BESSY II đặc biệt tiết lộ.
Pin lithium-ion rất mạnh và chúng được sử dụng ở mọi nơi, từ xe điện đến thiết bị điện tử. Tuy nhiên, công suất của chúng giảm dần sau hàng trăm chu kỳ sạc. Pin lithium-ion thương mại tốt nhất có điện cực được làm từ cái gọi là NMC532 (công thức phân tử: LiNi0,5Mn0.3Co0.2O2) và than chì có tuổi thọ lên tới 8 năm. Pin thường được sạc với dòng điện không đổi.
Nhưng đây có thực sự là phương pháp thuận lợi nhất? Một nghiên cứu mới của nhóm Giáo sư Philipp Adelhelm tại HZB và Đại học Humboldt Berlin đã trả lời câu hỏi này một cách rõ ràng là “không”. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Vật liệu năng lượng tiên tiến và phân tích ảnh hưởng của giao thức sạc đến thời gian sử dụng của pin.
Phân tích tác động lão hóa
Một phần thử nghiệm pin được thực hiện tại Đại học Aalborg. Pin được sạc thông thường với dòng điện không đổi (CC) hoặc bằng giao thức sạc mới với dòng điện xung (PC). Các phân tích khám nghiệm tử thi cho thấy sự khác biệt rõ ràng sau nhiều chu kỳ sạc: Trong các mẫu CC, bề mặt chất điện phân rắn (SEI) ở cực dương dày hơn đáng kể, điều này làm giảm công suất.
Nhóm nghiên cứu còn tìm thấy nhiều vết nứt hơn trong cấu trúc của điện cực NMC532 và than chì, điều này cũng góp phần làm giảm công suất. Ngược lại, việc sạc PC dẫn đến giao diện SEI mỏng hơn và ít thay đổi cấu trúc hơn trong vật liệu điện cực.
Thí nghiệm synchrotron tại BESSY II và PETRA III
Sau đó, nhà nghiên cứu HZB, Tiến sĩ Yaolin Xu, đã dẫn đầu cuộc điều tra về các tế bào lithium-ion tại Đại học Humboldt và BESSY II bằng phương pháp quang phổ và phép đo độ giãn của operando Raman cũng như quang phổ hấp thụ tia X để phân tích những gì xảy ra trong quá trình sạc bằng các giao thức khác nhau. Các thí nghiệm bổ sung đã được thực hiện tại synchrotron PETRA III.
Ông kết luận: “Việc sạc dòng điện xung thúc đẩy sự phân bố đồng nhất của các ion lithium trong than chì và do đó làm giảm ứng suất cơ học và sự nứt của các hạt than chì. Điều này cải thiện độ ổn định cấu trúc của cực dương than chì”. Quá trình sạc xung cũng ngăn chặn sự thay đổi cấu trúc của vật liệu cực âm NMC532 với độ dài liên kết Ni-O ít thay đổi hơn.
Tần số dòng điện xung là rất quan trọng
Tuy nhiên, tần số của dòng điện xung được tính: Giao thức sạc PC tần số cao với dòng điện sóng vuông giúp kéo dài tuổi thọ hoạt động của LIB thương mại nhiều nhất, với tuổi thọ chu kỳ tăng gấp đôi (với khả năng duy trì 80%) đạt được trong nghiên cứu này.
Đồng tác giả, Giáo sư Tiến sĩ Julia Kowal, chuyên gia về công nghệ lưu trữ năng lượng điện tại TU Berlin, nhấn mạnh: “Sạc xung có thể mang lại nhiều lợi thế về tính ổn định của vật liệu điện cực và giao diện, đồng thời kéo dài đáng kể tuổi thọ của pin. ."
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
