Xe điện, lưu trữ năng lượng quy mô lớn, nghiên cứu cực và thám hiểm không gian sâu đều đặt ra yêu cầu cao hơn về mật độ năng lượng và hiệu suất nhiệt độ thấp của pin lưu trữ năng lượng. Trong những năm gần đây, pin kim loại lithium có dung lượng riêng cao của anot kim loại lithium đã trở thành một trong những loại pin mật độ năng lượng cao hứa hẹn nhất.
Nguồn: Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c01735
Tuy nhiên, trong chất điện phân cacbonat, các phân tử dung môi tương tác mạnh với Li+, do đó cản trở sự di chuyển của Li+ và tính ổn định của giao diện kim loại lithium. Hạn chế này hạn chế việc ứng dụng pin kim loại lithium trong môi trường nhiệt độ thấp.
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Li Feng từ Viện Nghiên cứu Kim loại thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đứng đầu đã đề xuất một chiến lược thiết kế chất điện phân mới để điều chỉnh năng lượng liên kết oxy trong dung môi nhằm đạt được hiệu suất vượt trội của pin kim loại lithium ngay cả trong điều kiện nhiệt độ thấp.
Công trình này đã được xuất bản dưới dạng bài báo trang bìa bổ sung trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.
Trong nghiên cứu này, năng lượng liên kết oxy trong dung môi được phát hiện có liên quan chặt chẽ với sự phối hợp ion và vận chuyển giao diện. Tác động của các liên kết oxy khác nhau, chẳng hạn như sulfone (S = O), este (C = O) và ete (C–O) lên cấu trúc và khả năng thích ứng nhiệt độ của chất điện phân đã được làm sáng tỏ.
Thông qua sàng lọc mở rộng, các dung môi ete gốc tetrahydrofuran có liên kết oxy yếu đã được lựa chọn. Trên cơ sở này, tương tác giữa Li+ và dung môi được làm giảm thêm bằng liên kết hydro giữa các phân tử dung môi flo và dung môi ete.
Chiến lược này đẩy nhanh đáng kể quá trình khử dung môi của Li+ và giảm tác dụng phụ của dung môi lên quá trình vận chuyển và độ ổn định giao diện. Pin kim loại lithium thể hiện khả năng đảo ngược cao với khả năng duy trì dung lượng 100% sau 150 chu kỳ ở nhiệt độ phòng, -20℃ và -40℃.
Đây là một trong những loại pin lithium metal nhiệt độ thấp ổn định nhất được báo cáo trong tài liệu. Pin Ah-level thực tế thể hiện hiệu suất tuyệt vời với chất điện phân mới này và chiến lược này cung cấp một cách tiếp cận mới để phát triển chất điện phân cho pin nhiệt độ thấp.
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
