Vai trò của niken trong tương lai của pin xe điện rất rõ ràng: Nó dồi dào và dễ khai thác hơn so với coban được sử dụng rộng rãi, và mật độ năng lượng cao hơn của nó có nghĩa là quãng đường lái xe giữa các lần sạc dài hơn.
Kỹ sư Texas Arumugam Manthiram trong phòng thí nghiệm của mình với các sinh viên. Tín dụng: Đại học Texas tại Austin
Tuy nhiên, niken kém ổn định hơn các vật liệu khác về tuổi thọ chu kỳ, độ ổn định nhiệt và độ an toàn. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas tại Austin và Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne muốn thay đổi điều đó bằng một nghiên cứu mới đi sâu vào catốt gốc niken, một trong hai điện cực tạo điều kiện lưu trữ năng lượng trong pin.
Arumugam Manthiram, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí Walker và Viện Vật liệu Texas, đồng thời là một trong những người đứng đầu nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy, cho biết: "Cực dương có hàm lượng niken cao có khả năng cách mạng hóa thị trường xe điện bằng cách cung cấp phạm vi lái xe xa hơn".
"Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp phân tích toàn diện về độ ổn định nhiệt của chúng, điều này rất quan trọng để phát triển pin an toàn hơn."
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành hơn 500 phép đo trên 15 vật liệu catốt có hàm lượng niken cao. Họ phát hiện ra rằng mỗi catốt có trạng thái điện tích quan trọng xác định giới hạn hoạt động an toàn của nó. Độ bền của liên kết kim loại-oxy và độ phản ứng bề mặt ảnh hưởng đến trạng thái quan trọng này.
Khi vật liệu vượt quá giới hạn này, sự mất ổn định sẽ xuất hiện. Điều đó có thể gây ra tình trạng thảm khốc do mất kiểm soát nhiệt, khi nhiệt độ tăng cao giải phóng năng lượng làm pin nóng hơn nữa, làm tăng đáng kể nguy cơ hỏng hóc và/hoặc cháy nổ.
Là một phần của dự án này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một chỉ số ổn định nhiệt, định lượng cách vật liệu phản ứng trong quá trình mất kiểm soát nhiệt. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt của catốt bao gồm thành phần catốt, hóa học bề mặt, hàm lượng niken và kích thước tinh thể.
Nghiên cứu này có ý nghĩa sâu rộng, mở ra con đường đến với những loại pin an toàn hơn, hiệu quả hơn có thể hỗ trợ nhu cầu ngày càng tăng đối với xe điện. Khi thế giới hướng tới các giải pháp năng lượng sạch hơn, những tiến bộ này rất quan trọng để giúp xe điện khả thi hơn và hấp dẫn hơn đối với người tiêu dùng.
Zehao Cui, cộng sự nghiên cứu trong nhóm của Manthiram, cho biết: "Công trình của chúng tôi cung cấp lộ trình để ngành công nghiệp tuân theo, đảm bảo rằng mật độ năng lượng cao của các catốt này không ảnh hưởng đến sự an toàn".
Các nhà nghiên cứu sẽ tiếp tục công việc của họ về độ ổn định nhiệt và catốt. Tiếp theo, họ sẽ đưa chất điện phân vào phương trình.
Chất điện phân là thành phần hóa học, thường ở dạng lỏng, giúp đưa các ion mang điện tích qua lại. Chúng cho phép chức năng sạc và xả của pin, và đảm bảo tương tác đáng tin cậy giữa chất điện phân và catốt là rất quan trọng để cải thiện độ an toàn của pin.
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
