Chất điện phân hybrid mới cho pin Li-ion hiệu suất cao

Chất điện phân hybrid mới cho pin Li-ion hiệu suất cao

    Chất điện phân hybrid mới cho pin Li-ion hiệu suất cao
    bởi Đại học Tohoku

    New hybrid electrolyte for high performance li-ion batteries
    Một bức ảnh (trái), hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (giữa) và minh họa giản đồ về cấu trúc chất điện ly tổng hợp (bên phải), tương ứng. Tín dụng: Grewal và Yabu.
    Pin Li-ion (LIB) là loại pin được sử dụng rộng rãi hỗ trợ xã hội ITC hiện đại, bao gồm cả điện thoại thông minh và xe điện. LIB được tích điện và phóng điện liên tục bởi các ion Li đi qua lại giữa các điện cực dương và âm, với chất điện phân Li-ion hoạt động như một lối đi cho các ion.

    Thông thường, các chất điện phân hữu cơ như ethylene cacbonat lỏng (EC) và gel của chúng đã được sử dụng làm chất điện phân Li-ion do khả năng chịu điện áp và độ dẫn ion của chúng. Tuy nhiên, vì chất lỏng và gel dễ cháy, nên chuyển sang sử dụng chất điện phân rắn polyme an toàn hơn.

    Các chất điện phân rắn polyme như polyethylene glycol (PEG) đã được đề xuất là chất điện phân Li-ion chống va đập. Tuy nhiên, chất điện phân polyme dựa trên PEG kết tinh ở gần nhiệt độ phòng, dẫn đến độ dẫn Li-ion giảm đáng kể xuống khoảng 10-6 S / cm ở nhiệt độ phòng.

    Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu đã phát minh ra một loại chất điện phân rắn polyme mới bằng cách kết hợp một màng polyme xốp với các lỗ xốp vài micron và một chất điện phân polyme dựa trên polyethylene glycol PEG có liên kết quang-liên kết chéo. Chất điện phân rắn cao phân tử nhận ra một cửa sổ điện thế rộng (4,7 V), độ dẫn Li-ion cao ở loại 10-4 S / cm, tương đương với chất lỏng và đủ để sử dụng trong thực tế và số lượng truyền Li-ion cao (0,39).

    New hybrid electrolyte for high performance li-ion batteries
    Nhiệt độ phụ thuộc vào các chất điện phân hỗn hợp màng tổ ong có kích thước lỗ khác nhau vào độ dẫn ion. Nguồn ảnh: Grewal và Yabu
    Các ion Li-ion trong chất điện phân di chuyển theo nhiều hướng khác nhau do sự khuếch tán tự nhiên. Khoảng cách là vài µm đến 10 µm và không phải lúc nào cũng di chuyển tuyến tính giữa các điện cực, đó là một trong những lý do làm giảm độ dẫn ion. Do đó, trong nghiên cứu này, hiệu suất của các chất điện phân polyme rắn dựa trên PEG liên kết chéo quang đã được cải thiện bằng cách kết hợp chúng với các màng xốp có kích thước micromet.

    Chất điện phân rắn cao phân tử này không chỉ cho thấy hiệu suất cao như một chất điện phân mà còn được kỳ vọng là có hiệu quả trong việc ngăn chặn sự hình thành các đuôi gai Li (tinh thể đuôi gai), có thể gây cháy do bao gồm một màng xốp. Thông qua việc hiện thực hóa các LIB an toàn, hiệu suất cao, thành tựu này sẽ góp phần thực hiện nguồn cung cấp năng lượng bền vững, đây là mục tiêu thứ bảy của SDGs.

    Nghiên cứu được công bố trên iScience.

    Zalo
    Hotline