Một cách an toàn để đánh giá sức khỏe của pin thế hệ tiếp theo cho xe điện

Một cách an toàn để đánh giá sức khỏe của pin thế hệ tiếp theo cho xe điện

    Một cách an toàn để đánh giá sức khỏe của pin thế hệ tiếp theo cho xe điện
    của Đại học Tokyo Metropolitan

    Damage-free way to gauge the health of next-gen batteries for electric vehicles
    Trừu tượng đồ họa. Nguồn ảnh Vật liệu & Giao diện Ứng dụng ACS (2022). DOI: 10.1021 / acsami.2c09841


    Các nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo Metropolitan đã chứng minh rằng quang phổ trở kháng điện hóa (EIS) có thể là một công cụ mạnh mẽ không phá hủy để nghiên cứu các cơ chế phân hủy của pin kim loại lithium hoàn toàn ở trạng thái rắn. Họ đã nghiên cứu pin kim loại Li thể rắn hoàn toàn dựa trên gốm được điều chế bằng cách lắng đọng và nung nóng sol khí, xác định giao diện cụ thể gây ra sự sụt giảm hiệu suất. Được xuất bản trên ACS Applied Materials & Interfaces, công trình của họ đã làm nổi bật chính xác những trở ngại kỹ thuật cần phải vượt qua để đưa những loại pin hàng đầu này ra thị trường.

    Xe điện (EV) là một phần quan trọng trong nỗ lực cắt giảm khí thải carbon trên toàn thế giới. Và trung tâm của mỗi EV là pin của nó. Thiết kế pin vẫn là một điểm nghẽn quan trọng khi nói đến việc tối đa hóa phạm vi lái xe và cải thiện độ an toàn của xe. Một trong những giải pháp được đề xuất, pin kim loại lithium hoàn toàn ở trạng thái rắn, có tiềm năng cung cấp mật độ năng lượng cao hơn, an toàn hơn và độ phức tạp thấp hơn, nhưng các vấn đề kỹ thuật tiếp tục cản trở quá trình chuyển đổi của chúng sang các phương tiện giao thông hàng ngày.

    Một vấn đề chính là điện trở bề mặt lớn giữa các điện cực và chất điện phân rắn. Trong nhiều thiết kế pin, cả vật liệu làm catốt và chất điện phân đều là gốm sứ giòn; điều này gây khó khăn cho việc tiếp xúc tốt giữa họ. Ngoài ra còn có một thách thức trong việc chẩn đoán giao diện nào thực sự gây ra sự cố. Việc nghiên cứu sự suy thoái trong pin kim loại lithium hoàn toàn ở trạng thái rắn thường yêu cầu phải cắt chúng mở ra: điều này khiến chúng ta không thể tìm ra điều gì đang xảy ra trong khi pin đang hoạt động.

    Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Kiyoshi Kanamura tại Đại học Tokyo Metropolitan dẫn đầu đã phát triển pin kim loại Li thể rắn hoàn toàn với điện trở bề mặt thấp hơn bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là lắng đọng sol khí. Các khối cực nhỏ của vật liệu catốt được gia tốc hướng tới một lớp vật liệu điện phân gốm, nơi chúng va chạm và tạo thành một lớp dày đặc.

    Để khắc phục vấn đề hình thành các vết nứt khi va chạm, nhóm nghiên cứu đã phủ các khối vật liệu cathode bằng vật liệu "hàn", tức là vật liệu mềm hơn, có điểm nóng chảy thấp có thể được xử lý nhiệt để tạo ra sự tiếp xúc tuyệt vời giữa cathode mới hình thành và chất điện phân. Tế bào Li / Li7La3Zr2O12 / LiCoO2 ở trạng thái hoàn toàn rắn cuối cùng của chúng mang lại dung lượng xả ban đầu cao 128 mAh g-1 ở cả 0,2 và 60 ° C và duy trì khả năng duy trì dung lượng cao là 87% sau 30 chu kỳ sạc / xả. Đây là kết quả tốt nhất trong phân khúc đối với pin kim loại Li hoàn toàn ở trạng thái rắn với chất điện phân oxit gốm, điều quan trọng hơn là phải thực sự hiểu rõ chúng có thể bị phân hủy như thế nào.

    Tại đây, nhóm nghiên cứu đã sử dụng quang phổ trở kháng điện hóa (EIS), một công cụ chẩn đoán được sử dụng rộng rãi trong điện hóa học. Bằng cách giải thích cách tế bào phản ứng với các tín hiệu điện có tần số khác nhau, họ có thể tách ra các điện trở của phạm vi giao diện khác nhau trong pin của chúng. Trong trường hợp tế bào mới của họ, họ phát hiện ra rằng sự gia tăng điện trở giữa vật liệu làm catốt và vật hàn là nguyên nhân chính dẫn đến sự suy giảm dung lượng của tế bào. Điều quan trọng là họ đã đạt được điều này mà không phải xé nhỏ tế bào. Họ cũng có thể sao lưu điều này bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử tại chỗ, xác định rõ vết nứt giao diện trong quá trình quay vòng.

    Những đổi mới của nhóm không chỉ tạo ra một thiết kế pin tiên tiến mà còn nêu bật các bước tiếp theo để thực hiện các cải tiến hơn nữa bằng cách sử dụng một phương pháp phổ biến rộng rãi, không hư hỏng. Mô hình mới của họ hứa hẹn những tiến bộ mới thú vị cho pin trong thế hệ EV tiếp theo.

    Zalo
    Hotline