Một nhóm nghiên cứu đã phát triển cấu trúc polyme ba chiều, cấu trúc nhẹ tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển các ion lithium (Li). Nghiên cứu của họ gần đây đã được công bố trên tạp chí Advanced Science .
Sơ đồ biểu diễn hình học bên trong của cấu trúc lai sau khi định vị bằng điện cực lithium. Tín dụng: POSTECH
Công nghệ pin được sử dụng trong các thiết bị điện tử như xe điện và điện thoại thông minh tiếp tục phát triển. Đáng chú ý, cực dương kim loại lithium có công suất năng lượng 3.860 mAh/g, gấp hơn 10 lần so với cực dương than chì được thương mại hóa hiện nay. Cực dương kim loại lithium có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong một không gian nhỏ hơn và không giống như than chì hoặc silicon, có thể tham gia trực tiếp vào các phản ứng điện hóa dưới dạng điện cực.
Tuy nhiên, trong quá trình sạc và xả, sự phân bố không đồng đều của các ion lithium sẽ tạo ra các vùng được gọi là “Li chết”, làm giảm dung lượng và hiệu suất của pin. Ngoài ra, khi lithium phát triển theo một hướng, nó có thể chạm tới cực âm ở phía đối diện, gây đoản mạch bên trong.
Mặc dù nghiên cứu gần đây tập trung vào việc tối ưu hóa việc vận chuyển lithium trong các cấu trúc ba chiều, nhưng hầu hết các cấu trúc này đều dựa vào kim loại nặng, làm ảnh hưởng đáng kể đến mật độ năng lượng trên mỗi trọng lượng của pin.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển cấu trúc xốp lai sử dụng rượu polyvinyl, một loại polyme nhẹ có ái lực cao với các ion lithium, kết hợp với ống nano cacbon đơn vách và các quả cầu nano cacbon.
Cấu trúc này nhẹ hơn năm lần so với các bộ thu đồng (Cu) thường được sử dụng trong cực dương của pin và có ái lực cao với các ion lithium, tạo điều kiện cho chúng di chuyển qua các khoảng trống trong cấu trúc xốp ba chiều và cho phép định vị điện cực lithium đồng nhất.
Trong các thí nghiệm, pin cực dương kim loại lithium kết hợp cấu trúc ba chiều của nhóm đã thể hiện độ ổn định cao sau hơn 200 chu kỳ sạc-xả và đạt được mật độ năng lượng cao 344 Wh/kg (năng lượng trên tổng trọng lượng tế bào). Đáng chú ý, các thí nghiệm này được thực hiện bằng cách sử dụng tế bào dạng túi, đại diện cho các ứng dụng công nghiệp thực tế, thay vì tế bào dạng đồng xu ở quy mô phòng thí nghiệm, làm nổi bật tiềm năng thương mại hóa mạnh mẽ của công nghệ.
Nghiên cứu được thực hiện bởi Giáo sư Soojin Park và Dong-Yeob Han, một tiến sĩ. ứng cử viên đến từ Khoa Hóa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH) phối hợp với Tiến sĩ Gyujin Song của Viện Nghiên cứu Năng lượng Hàn Quốc (KIER) và nhóm các nhà nghiên cứu tại POSCO N.EX.T HUB.
Giáo sư Park của POSTECH bày tỏ tầm quan trọng của nghiên cứu bằng cách tuyên bố: “Nghiên cứu này mở ra những khả năng mới để tối đa hóa mật độ năng lượng của pin kim loại lithium”.
Tiến sĩ Song của KIER nhấn mạnh: "Cấu trúc này kết hợp các đặc tính nhẹ với mật độ năng lượng cao, thể hiện bước đột phá trong công nghệ pin trong tương lai".
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
