Pin lithium-ion nổi bật là một trong những công nghệ pin sạc phổ biến nhất trong thời đại hiện nay. Trong các loại pin này, oxit lithium-coban (LiCoO 2 ) được sử dụng rộng rãi làm vật liệu cho điện cực dương hoặc cực âm (chất dẫn điện qua đó dòng điện đi vào hoặc thoát ra khỏi một chất). Cực âm đóng vai trò then chốt trong pin lithium-ion và ảnh hưởng đến công suất, hiệu suất của chúng trong nhiều chu kỳ sạc-xả và khả năng quản lý nhiệt.
Hình ảnh sơ đồ nhìn xiên của các phân tích RBS và ERD đồng thời cho mẫu LiCoO 2 hấp thụ H 2 O được gắn trên giá đỡ mẫu trong không khí xung quanh. Nguồn: Bun Tsuchiya
Một vấn đề chính dẫn đến sự xuống cấp của các loại pin này là việc tạo ra hydro thông qua quá trình phân tách nước. Do đó, việc hiểu rõ hơn về cách hydro tích tụ và loại bỏ trong LiCoO 2 có thể nâng cao đáng kể hiệu quả và chức năng của pin lithium-ion thể rắn. Hơn nữa, kiến thức này có thể dẫn tới những phương pháp mới để tái chế pin lithium-ion đã qua sử dụng nhằm sử dụng chúng cho việc lưu trữ và sản xuất hydro thông qua quá trình tách nước ở nhiệt độ phòng.
Giờ đây, trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydro và do Giáo sư Bun Tsuchiya từ Khoa Giáo dục Đại cương thuộc Khoa Khoa học và Công nghệ tại Đại học Meijo dẫn đầu, một nhóm các nhà nghiên cứu đã tiến hành một cuộc điều tra kỹ lưỡng về sự hấp thụ hydro. và sự mất mát trong vật liệu catốt LiCoO 2 ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng.
Theo Giáo sư Tsuchiya, "Động lực của tôi là đạt được mục tiêu sản xuất hydro (H 2 ) thông qua quá trình tách nước (H 2 O) ở nhiệt độ phòng bằng cách sử dụng một số vật liệu gốm oxit nhất định. Thông thường, H bị phân ly khỏi H 2 O ở khoảng 2000 K Tuy nhiên, lượng năng lượng này quá lớn để sản xuất nhiên liệu H 2 hiệu quả và để giải quyết các vấn đề môi trường hiện tại, chẳng hạn như lượng khí thải carbon dioxide dài hạn.”
Nghiên cứu nhằm mục đích khám phá cách vật liệu LiCoO 2 lưu trữ và giải phóng hydro cũng như xác định các vị trí ổn định nhất trong cấu trúc LiCoO 2 để giữ hydro. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật phân tích khác nhau, bao gồm các phương pháp phát hiện độ tăng trọng lượng và độ giật đàn hồi. Nhóm nghiên cứu tiết lộ rằng nồng độ hydro tăng lên sau khi ngâm vật liệu vào nước trong hai phút ở nhiệt độ cụ thể.
Ngoài ra, sắc ký khí được sử dụng để phân tích sự giải phóng khí hydro và xác định nhiệt độ xảy ra sự phân ly, nhiệt độ này được phát hiện là dưới 523 K. Nghiên cứu cũng liên quan đến các tính toán lý thuyết chức năng mật độ, chỉ ra rằng các nguyên tử hydro tách ra khỏi nước có xu hướng thích các vị trí lithium hơn các vị trí khác trong cấu trúc tinh thể của LiCoO 2 .
Nhìn chung, kết quả cho thấy LiCoO 2 có vai trò quan trọng trong việc lưu trữ hydro ở nhiệt độ phòng thông qua quá trình tách nước để tạo ra khí hydro. Giáo sư Tsuchiya cho biết : “Nếu có thể tạo ra H 2 từ H 2 O vô tận trên trái đất với lượng năng lượng đầu vào thấp, tôi nghĩ rằng chúng ta có thể thiết lập một xã hội dựa trên hydro trong tương lai”.
Tóm lại, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu việc lưu trữ và giải phóng hydro trong vật liệu cực âm LiCoO 2 cho pin lithium-ion. Bằng cách cung cấp những hiểu biết sâu sắc về quá trình dẫn đến suy thoái công nghệ được sử dụng rộng rãi này, nghiên cứu này mở đường cho việc phát triển pin hiệu quả hơn cũng như sản xuất hydro với năng lượng thấp thông qua tách nước, một công nghệ lưu trữ năng lượng thân thiện với môi trường.
