Nghiên cứu tiết lộ các điện cực khô không dung môi giúp tăng hiệu suất của pin lithium-ion
của JooHyeon Heo, Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan
Tổng quan về quy trình sản xuất điện cực khô: các quy trình đơn vị, thiết bị và sản phẩm trung gian được sử dụng trong nghiên cứu này. Nhà cung cấp: Tạp chí Kỹ thuật Hóa học (2024). DOI: 10.1016/j.cej.2024.151957
Một nhóm các nhà nghiên cứu liên kết với UNIST đã đạt được bước đột phá đáng kể trong việc phát triển quy trình sản xuất điện cực khô thân thiện với môi trường cho pin lithium-ion (LIB). Quy trình mới không yêu cầu sử dụng dung môi có hại giúp nâng cao hiệu suất của pin đồng thời thúc đẩy tính bền vững.
Những phát hiện của nghiên cứu này đã được xuất bản trên Tạp chí Kỹ thuật Hóa học số tháng 7 năm 2024.
Được dẫn dắt bởi Giáo sư Kyeong-Min Jeong tại Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học tại UNIST, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu một quy trình điện cực khô không dung môi mới sử dụng polytetrafluoroethylene (PTFE) làm chất kết dính. Cách tiếp cận đổi mới này giải quyết những thách thức liên quan đến các phương pháp sản xuất điện cực ướt truyền thống, thường dẫn đến sự phân bố không đồng đều các chất kết dính và vật liệu dẫn điện, dẫn đến suy giảm hiệu suất.
Quá trình điện cực khô được chia thành bốn giai đoạn: tạo hạt, tạo màng, cán và cán màng. Nhóm đã tối ưu hóa các điều kiện của quy trình bằng cách đánh giá các đặc tính vật lý, điện và điện hóa của bán thành phẩm ở từng giai đoạn. Kết quả cho thấy chất kết dính PTFE có tỷ lệ ép đùn cao có thể tạo ra màng điện cực có độ bền cao ngay cả khi mức tiêu thụ năng lượng thấp, giúp cải thiện cấu trúc vi mô và đặc tính công suất.
Tạo màng - máy cán - màng điện cực. (a) Sơ đồ sản xuất màng điện cực từ các hạt điện cực bằng máy nghiền cuộn. (b) Ảnh chụp màng điện cực theo loại và lượng PTFE sau khi cán cuộn. Nhà cung cấp: Tạp chí Kỹ thuật Hóa học (2024). DOI: 10.1016/j.cej.2024.151957
Trong LIB, chất kết dính đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các vật liệu hoạt động và electron. Nghiên cứu cho thấy loại và hàm lượng chất kết dính PTFE tác động đáng kể đến đặc tính đầu ra của điện cực khô. Các nhà nghiên cứu đã xác định được công thức tối ưu của NCM811/PTFE/cacbon đen (CB)/ống nano cacbon (CNT) = 96/2.0/1.8/0.2, chứng tỏ khả năng tốc độ phóng điện đặc biệt là 80% ở tốc độ 0,5 C (5 mA/ cm2) trong điều kiện đòi hỏi khắt khe.
Giáo sư Jeong nhấn mạnh: “Bước đột phá này sẽ góp phần thương mại hóa bằng cách cung cấp giải pháp thiết thực và có thể mở rộng cho sản xuất hàng loạt”. “Chúng tôi tin rằng nghiên cứu của chúng tôi sẽ mở đường cho việc sản xuất điện cực hiệu quả và thân thiện với môi trường cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng trong tương lai.”
Viện Nghiên cứu Năng lượng Hàn Quốc (KIER) và Hanwha Co., Ltd. cũng đã hợp tác với UNIST để phát triển thiết bị sản xuất dành riêng cho điện cực khô và chứng minh khả năng tồn tại thương mại của thiết bị này từ nửa cuối năm 2024.
Nhóm nghiên cứu đang lên kế hoạch cải thiện hơn nữa đặc tính đầu ra của các điện cực dày bằng cách khám phá nhiều loại vật liệu khác nhau thông qua nghiên cứu tiếp theo. Với công nghệ tiên tiến này, xe điện và thiết bị điện tử dự kiến sẽ trở nên bền vững hơn trong tương lai.
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
