Điều gì quyết định tuổi thọ của pin? Và quan trọng hơn, làm thế nào chúng ta có thể mở rộng nó? Một nhóm nghiên cứu quốc tế do TU Delft dẫn đầu đã phát hiện ra rằng sự rối loạn cục bộ trong vật liệu cực âm oxit làm tăng số lần sạc và xả pin Li-ion. Kết quả của họ đã được công bố trên tạp chí Nature.
Độ ổn định về cấu trúc được cải thiện gần như tăng gấp đôi khả năng duy trì dung lượng của pin sau 200 chu kỳ sạc/xả. Nguồn: Ảnh của Roy Borghouts
Pin sạc là thành phần quan trọng của quá trình chuyển đổi năng lượng, đặc biệt là hiện nay ngày càng có nhiều năng lượng tái tạo. Trong số rất nhiều loại pin sạc, pin Li-ion là một trong những loại pin mạnh nhất và được sử dụng rộng rãi nhất.
Để kết nối chúng bằng điện, các lớp oxit thường được sử dụng làm điện cực. Tuy nhiên, cấu trúc nguyên tử của chúng trở nên không ổn định khi pin được sạc. Điều này cuối cùng ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm “Lưu trữ năng lượng điện hóa” tại TU Delft đã hợp tác với các nhà nghiên cứu quốc tế. Qidi Wang, tác giả chính của bài báo cho biết: “Các lớp oxit được sử dụng làm vật liệu cực âm cho pin Li-ion được sắp xếp gọn gàng. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thiết kế cấu trúc để đưa rối loạn hóa học tầm ngắn vào vật liệu này thông qua phương pháp tổng hợp cải tiến. Như một kết quả là nó trở nên ổn định hơn trong quá trình sử dụng pin."
Độ ổn định về cấu trúc được cải thiện gần như tăng gấp đôi khả năng duy trì dung lượng của pin sau 200 chu kỳ sạc/xả. Ngoài ra, sự rối loạn tầm ngắn hóa học này làm tăng sự truyền điện tích trong điện cực, dẫn đến thời gian sạc ngắn hơn. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh những ưu điểm này đối với các cực âm thương mại lâu đời như oxit coban lithium (LiCoO2) và oxit coban mangan lithium niken (NMC811).
Kết quả có thể dẫn đến một thế hệ pin Li-ion mới, với chi phí sản xuất thấp hơn và lượng khí thải CO2 nhỏ hơn trên mỗi đơn vị năng lượng được lưu trữ trong suốt vòng đời của nó. Tiếp theo, nhóm sẽ nghiên cứu xem liệu có thể sử dụng các nguyên tắc thiết kế vật liệu tương tự để chế tạo cực âm từ những nguyên liệu thô ít khan hiếm hơn hay không.
Marnix Wagemaker, tác giả cấp cao của bài báo, cho biết: “Cả coban và niken đều được coi là những vật liệu quan trọng đối với công nghệ năng lượng và sẽ là một điều tốt nếu giảm việc sử dụng những vật liệu này trong pin”.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
