Catốt crom selenide tăng cường hiệu suất pin kali-ion
bởi Đại học Glasgow
(a) Hồ sơ CV của CrSe2 được ghi lại ở 0,1 mV s−1, (b) Hồ sơ GCD của CrSe2 được ghi lại ở tốc độ quét 0,1C ở 20°C ± 2°C. (c) Hồ sơ GCD của CrSe2 và (d) sơ đồ đường đồng mức tương ứng của dữ liệu PXRD đang hoạt động. Nguồn: Tạp chí Hóa học Vật liệu A (2024). DOI: 10.1039/D4TA05114A
Các nhà khoa học cho biết một bước đột phá trong khoa học vật liệu có thể giúp tạo ra một thế hệ pin giá cả phải chăng mới. Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế do các nhà hóa học từ Đại học Glasgow và các chuyên gia thử nghiệm pin tại Viện Helmholtz Ulm dẫn đầu đã triển khai một vật liệu làm từ crom và selen trong pin kali-ion.
Phát hiện này đưa pin tiến gần hơn một bước đến việc trở thành giải pháp thay thế khả thi cho hệ thống lithium-ion, nhờ vào nguồn kali dồi dào và các đặc tính vật liệu có lợi của nó như sạc nhanh.
Các chuyên gia tin rằng pin có thể rẻ hơn và dễ sản xuất hơn trong tương lai so với pin lithium-ion, mở ra nhiều ứng dụng bao gồm lưu trữ điện được tạo ra từ các nguồn tái tạo.
Tiến sĩ Alexey Ganin, thuộc Khoa Hóa học của Đại học Glasgow, là tác giả chính của bài báo và là Trưởng nhóm Điện hóa học về chất rắn Glasgow (GECOS). Ông cho biết, "Pin lithium-ion đã được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị từ điện thoại thông minh đến ô tô điện trong những năm gần đây và có khả năng hoạt động tuyệt vời, nhưng lithium là một nguyên tố tương đối hiếm và do đó có tầm quan trọng chiến lược.
"Kali là một vật liệu dồi dào hơn nhiều và pin kali-ion có nhiều tiềm năng như một phương pháp thay thế để lưu trữ và cung cấp lượng điện lớn. Việc áp dụng pin kali-ion cho mục đích lưu trữ cố định có thể giúp giải phóng tài nguyên lithium để sử dụng trong các ứng dụng di động tiêu tốn nhiều năng lượng hơn trong tương lai."
Một số thiết kế hiện tại có hiệu suất tốt nhất cho pin kali-ion sử dụng catốt được làm từ vật liệu có tên là Prussian White. Tuy nhiên, thiết kế của chúng phức tạp do cần phải trộn Prussian White với carbon để tăng độ dẫn điện của nó nhằm mang lại kết quả tốt nhất.
Trong một bài báo được công bố trên Tạp chí Hóa học Vật liệu A, các nhà nghiên cứu cho thấy catốt crom selenide dẫn điện tự nhiên của họ đạt hiệu suất cao với hàm lượng carbon dưới 10%. Nguyên mẫu của họ có công suất 125 miliampe giờ trên một gam, rất gần với công suất lý thuyết tối đa là 127 miliampe giờ trên một gam.
Bản chất phân lớp của vật liệu cho phép các ion kali di chuyển dễ dàng hơn giữa các lớp trong quá trình sạc và xả. Điều này cho phép pin duy trì 85% công suất trong điều kiện phòng thí nghiệm ngay cả khi sạc và xả ở tốc độ cao.
Bước tiếp theo của nhóm là nghiên cứu sâu hơn để xác định chất điện phân giúp cải thiện hiệu suất trong quá trình cải tiến thiết kế pin trong tương lai.
Tiến sĩ Ganin nói thêm, "Đây là những kết quả đầy hứa hẹn, nhưng chúng tôi tin rằng hiệu suất của pin có thể được tăng cường hơn nữa với chất điện phân phù hợp. Chất điện phân pin lithium-ion thiết kế có thể được mua sẵn, nhưng cần phải nghiên cứu thêm để cải thiện hiệu suất của chất điện phân cho pin kali-ion. Chúng tôi rất muốn hợp tác với các chuyên gia về robot, những người có thể giúp chúng tôi thử nghiệm hàng nghìn sự kết hợp hóa học tiềm năng để tìm ra ứng cử viên tốt nhất có thể sử dụng trong pin của chúng tôi."
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
