Các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật của Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông (HKUST) gần đây đã phát triển một thế hệ chất điện phân thể rắn (SSE) mới cho pin lithium-kim loại (LMB), có thể cải thiện đáng kể tính an toàn và hiệu suất. Khám phá này có thể giúp thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ lưu trữ năng lượng cho các ứng dụng pin như xe điện, thiết bị điện tử cầm tay và lưới điện.
Đặc tính của vật liệu composite iCOF/PIL. Tín dụng: Advanced Energy Materials (2024). DOI: 10.1002/aenm.202400762
So với LMB chất điện phân lỏng truyền thống, LMB toàn thể rắn cung cấp độ an toàn được cải thiện và mật độ năng lượng cao hơn bằng cách thay thế chất điện phân dung môi hữu cơ dễ cháy bằng chất điện phân rắn và ngăn chặn hiện tượng có hại được gọi là sự phát triển của dendrite. Chúng mở ra tương lai đầy hứa hẹn cho việc phát triển các công nghệ lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi hơn của chúng đã bị hạn chế bởi độ dẫn ion thấp và số lượng truyền Li + ở nhiệt độ phòng.
Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Kim Yoonseob, Phó giáo sư Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học tại HKUST, đứng đầu đã phát triển một chiến lược mới kết hợp một loại khung hữu cơ cộng hóa trị ion (iCOF) xốp với một loại polyme gọi là poly(ion lỏng) (PIL) để chế tạo SSE không chứa dung môi và chất hóa dẻo có hiệu suất cao.
Hợp chất iCOF/PIL SSE mới này đạt được độ dẫn ion đặc biệt (lên đến 1,50 x 10 −3 S cm −1 ) và khả năng vận chuyển ion lithium (> 0,80) ở nhiệt độ phòng. Thông qua các nghiên cứu thực nghiệm và tính toán kết hợp, nhóm nghiên cứu đã tiết lộ rằng các cơ chế phối hợp đồng thời và phối hợp cạnh tranh được thiết lập giữa PIL, lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) và iCOF cho phép vận chuyển Li + nhanh chóng trong khi hạn chế chuyển động của TFSI − .
Sử dụng SSE tiên tiến này, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thêm một pin đầy LMB, được làm từ SSE tổng hợp và catốt tổng hợp LiFePO4 , và phát hiện ra rằng nó có khả năng xả ban đầu là 141,5 mAh g −1 ở 1 độ C và nhiệt độ phòng, với khả năng duy trì dung lượng ấn tượng là 87% sau 800 chu kỳ.
"Phương pháp đột phá của chúng tôi chứng minh hoạt động ổn định của pin và cho thấy khả năng đảo ngược cao trong LMB toàn thể trạng thái rắn lần đầu tiên. Nó giải phóng tiềm năng to lớn của iCOF cho các thiết bị lưu trữ năng lượng điện hóa, mở ra những con đường mới để áp dụng rộng rãi hơn LMB toàn thể trạng thái rắn trong nhiều ứng dụng, từ xe điện đến thiết bị điện tử di động và lưới điện", Giáo sư Kim cho biết.
Nghiên cứu này là sự hợp tác giữa các nhà nghiên cứu tại HKUST, Đại học Giao thông Thượng Hải và Đại học Chiết Giang ở Trung Quốc đại lục và Đại học Hanyang ở Hàn Quốc.
Bài báo nghiên cứu có tựa đề "Pin kim loại lithium thể rắn hiệu suất cao sử dụng vật liệu composite khung hữu cơ cộng hóa trị ion" đã được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials .
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
