Pin lithium-lưu huỳnh toàn trạng thái rắn (ASSLSB) được coi là một trong những thiết bị lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo hứa hẹn nhất với mật độ năng lượng cao, độ an toàn cao và chi phí lưu huỳnh thấp.
Đồ họa trừu tượng. Tín dụng: Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS (2023). DOI: 10.1021/acsami.3c07249
Gần đây, các nhà nghiên cứu do Giáo sư Wu Jianfei dẫn đầu từ Viện Năng lượng sinh học và Công nghệ xử lý sinh học Thanh Đảo (QIBEBT) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tạo ra bước đột phá trong kỹ thuật khiếm khuyết và cải thiện hiệu suất của ASSLSB.
Họ đã chế tạo các ống nano carbon xốp (P-CNT) được sử dụng làm ma trận chứa lưu huỳnh, tạo thành các cực âm tổng hợp dựa trên S@P-CNTs cho ASSLSB. P-CNT đóng vai trò trung gian và thiết lập pha ba ổn định giữa lưu huỳnh, P-CNT và chất điện phân ở trạng thái rắn dây dẫn ion (SSE) Li 6 PS 5 Cl . Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS vào ngày 18 tháng 8.
Thông qua việc thiết kế các khuyết tật và tăng vị trí hoạt động trên bề mặt P-CNT, lưu huỳnh được bao bọc đồng đều trên bề mặt bên trong và bên ngoài của P-CNT được kích hoạt. Hoạt tính phản ứng và độ ổn định của cực âm lưu huỳnh trong ASSLSB có thể được cải thiện đáng kể bằng cách tối ưu hóa mạng lưới vận chuyển ion và điện tử.
Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng sự di chuyển của các ion lithium tại bề mặt tiếp xúc giữa P-CNT và SE dễ dàng hơn, mang lại lợi ích cho hiệu suất coulombic và độ ổn định chu kỳ của ASSLSB.
ASSLSB dựa trên S@P-CNT hiển thị công suất 1.099,2 mA hg -1 ở mật độ dòng điện là 1,34 mA cm -2 và 1,5 mg cm -2 tải lưu huỳnh và duy trì 70,4% công suất ban đầu trong 1.400 chu kỳ.
SSE do nhóm phát triển có thể mang lại hiệu suất sạc và xả tốt cho pin ngay cả khi nhiệt độ dưới -40°C. Công suất của pin dạng rắn (ASSB) gói mềm sử dụng chất điện phân này có thể duy trì công suất 82,7% sau khi đạp xe 3.000 lần ở 25 °C và 0,5 °C, bước đầu giải quyết được vấn đề về tuổi thọ của ASSB sunfua.
Giáo sư Wu cho biết: “Công trình của chúng tôi cung cấp một chiến lược mới cho kỹ thuật cấu trúc vi mô của vật liệu carbon và sửa đổi giao diện cho ASSLSB hiệu suất cao”.
