Nghiên cứu ắc quy lithium kim loại đạt bước tiến mới về an toàn cháy nổ và tái chế

Nghiên cứu ắc quy lithium kim loại đạt bước tiến mới về an toàn cháy nổ và tái chế

    [Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại

    https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos

    Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]

    Nghiên cứu ắc quy lithium kim loại đạt bước tiến mới về an toàn cháy nổ và tái chế

    Giáo sư Kỹ thuật phân tử Pritzker Y. Shirley Meng (trái) và nhóm của bà, bao gồm nghiên cứu sinh Yijie Yin (phải), chứng minh cách các chất điện phân khí hóa lỏng không chỉ an toàn hơn mà còn hứa hẹn hoạt động bền vững hơn. Ảnh: Baharak Sayahpour

    One step closer to fire-safe, recyclable lithium-metal batteries
    Để cung cấp năng lượng cho xã hội ngày càng được điện hóa của chúng ta, công nghệ lưu trữ năng lượng phải phát triển và thích ứng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Pin Lithium-ion, vốn đã rất cần thiết cho vô số công nghệ, sẽ đòi hỏi những cải tiến đáng kể về mật độ năng lượng cao, độ an toàn, khả năng phục hồi nhiệt độ và tính bền vững với môi trường để mang lại loại hình tương lai không phát thải mà nhiều người đã hình dung.

    Giờ đây, một nhóm kỹ sư do Y. Shirley Meng, giáo sư tại Trường Kỹ thuật Phân tử Pritzker, đã chứng minh chất điện phân khí hóa lỏng có thể cung cấp đồng thời cả bốn đặc tính thiết yếu. Nghiên cứu được thực hiện giữa các phòng thí nghiệm của Đại học California San Diego và UChi Chicago, cung cấp một con đường dẫn đến các loại pin bền vững, có khả năng chữa cháy, hiện đại có thể được phát triển trên quy mô lớn. Công trình của họ đã được xuất bản trên Nature Energy.

    Yijie Yin, một tiến sĩ kỹ thuật nano. sinh viên và đồng tác giả đầu tiên của bài báo, chia sẻ cách thức tác phẩm này ra đời.

    “Vào năm 2017, một nhóm các nhà kỹ thuật nano của UC San Diego đã phát hiện ra các phân tử hydrofluorocarbon là chất khí ở nhiệt độ phòng và sẽ hóa lỏng dưới một áp suất nhất định,” Yin nói. "Sau đó, họ đã phát minh ra một loại chất điện phân mới, được gọi là Chất điện phân khí hóa lỏng (LGE)." Các kết quả liên quan đã được công bố trên tạp chí Science.

    Chất điện phân khí hóa lỏng mở rộng đáng kể sự lựa chọn của các phân tử dung môi điện phân. Các phân tử nhỏ fluoromethane và difluoromethane được sàng lọc có nhiệt độ nóng chảy thấp, động học nhanh và cửa sổ điện áp rộng. Với sự kết hợp của các đồng dung môi, những đặc điểm này làm cho các chất điện phân khí hóa lỏng này thể hiện hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ thấp (dưới -60 ° C), hiệu suất Coulombic kim loại Li (> 99,8%) và hiệu suất cao của catốt điện áp cao.

    Tuy nhiên, chất điện phân LGE vẫn chưa phải là “hoàn hảo” vì áp suất hơi bão hòa của các phân tử được sử dụng cao, và giống như hầu hết các chất điện phân khác, nó vẫn dễ cháy, điều này khiến cho sự an toàn và bảo vệ môi trường của hệ thống chưa hợp lý.

    Ý tưởng cho công việc này đến từ cuộc trò chuyện giữa Yin và Yang, một tiến sĩ kỹ thuật nano. sinh viên tại UC San Diego. Yin đề cập rằng trong nghiên cứu tiếp theo, ông muốn cố gắng thay thế đồng dung môi lỏng có khả năng hòa tan mạnh bằng phân tử ete nhỏ nhất - đimetyl ete (Me2O).

    Ông Yin cho biết: “Là một phân tử khí, Me2O chỉ có thể được sử dụng trong khí hóa lỏng. "Nó có thể chỉ hoạt động trong hệ thống điều áp và nó có thể cung cấp độ ổn định và giao diện kim loại lithium tốt hơn trong khi vẫn duy trì động học nhanh."

    Yang đồng ý và hy vọng hệ thống có thể được cải thiện hơn nữa.

    Ông Yang nói: “Nếu chúng ta tiếp tục sử dụng các dung môi hòa tan yếu FM và DFM hiện tại, thì những thiếu sót về áp suất cao và tính dễ cháy sẽ không thể thay đổi. "Thay vào đó, chúng ta nên nghiên cứu tìm kiếm các phân tử có tăng liên kết cacbon flo hóa."

    Hai người đề cập đến cấu trúc của fluoromethane để tìm kiếm các phân tử flo hóa có chuỗi carbon dài hơn trong khi vẫn duy trì các ưu điểm vốn có của khí hóa lỏng, chẳng hạn như điểm nóng chảy thấp, độ nhớt thấp và duy trì một độ phân cực nhất định. Xem xét tất cả các yêu cầu trên, 1,1,1,2 tetrafluoroethane (TFE) và pentafluoroethane pentafluoroethane (PFE) đã được nghĩ đến.

    Điều đáng ngạc nhiên hơn nữa là hai phân tử này là thành phần chính trong một số chất chữa cháy, có nghĩa là các phân tử này không chỉ không bắt lửa mà còn có đặc tính chữa cháy tuyệt vời.

    Zalo
    Hotline