Trong lĩnh vực xe điện, chạy bằng năng lượng điện dự trữ, chìa khóa nằm ở pin sạc có khả năng chịu đựng nhiều chu kỳ sạc. Pin lithium-ion là sản phẩm tiêu biểu cho ứng dụng này. Tuy nhiên, do những hạn chế về khả năng lưu trữ năng lượng và những thách thức liên quan khác, trọng tâm đã chuyển sang một giải pháp thay thế hấp dẫn được gọi là pin ion kép (DIB).
Pin ion kép thể hiện độ bền cao sau nhiều lần sạc. Tín dụng: POSTECH
Pin ion kép sử dụng đồng thời cả cation lithium và anion phản ứng, mang lại mật độ năng lượng cao tương tự như pin truyền thống. Điều này cho phép họ lưu trữ một lượng năng lượng đáng kể. Tuy nhiên, chúng gặp phải trở ngại do các anion lớn hơn, gây ra sự giãn nở và co lại của vật liệu cực dương than chì trong quá trình sạc và xả, điều này có thể dẫn đến giảm độ bền của pin.
Trong một bước đột phá gần đây, một nhóm nghiên cứu hợp tác đã giải quyết các vấn đề về độ bền của pin ion kép thông qua nghiên cứu chất kết dính polymer cải tiến.
Những phát hiện từ nghiên cứu này đã được công bố trên Advanced Materials .
Chất kết dính đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm các loại hóa chất khác nhau trong pin sạc. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu một chất kết dính polyme mới kết hợp các nhóm azide (N 3 -) và nhóm acrylate (C 3 H 3 O 2 ).
Các nhóm azide tạo thành liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ với than chì thông qua phản ứng hóa học được tạo điều kiện thuận lợi bởi ánh sáng cực tím, đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc của than chì trong quá trình giãn nở và co lại của nó. Trong khi đó, các nhóm acrylate tạo điều kiện thuận lợi cho sự kết nối lại giữa than chì và chất kết dính, ngay cả khi liên kết bị phá vỡ.
Kết quả thử nghiệm cho thấy pin ion kép được trang bị chất kết dính mới được phát triển duy trì hiệu suất vượt trội, ngay cả sau khi trải qua hơn 3.500 chu kỳ sạc lại. Những viên pin này cũng thể hiện khả năng sạc nhanh, với khoảng 88% dung lượng ban đầu được phục hồi chỉ trong vòng 2 phút.
Giáo sư Soojin Park, người thúc đẩy nghiên cứu, giải thích: "Pin ion kép không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn tận dụng nguồn than chì dồi dào của Trái đất. Nghiên cứu này sẽ kích thích việc khám phá sâu hơn về pin ion kép, mở rộng ra ngoài xe điện cho đến nhiều loại xe khác nhau." các ứng dụng khác."
