Nhóm nghiên cứu phát triển pin sạc dung dịch nước dựa trên cực dương kẽm

Nhóm nghiên cứu phát triển pin sạc dung dịch nước dựa trên cực dương kẽm

    Nhóm nghiên cứu phát triển pin sạc dung dịch nước dựa trên cực dương kẽm
    bởi Đại học Khoa học & Công nghệ Pohang (POSTECH)

    Water for drinking? Nope, water for batteries
    Sơ đồ của một pin kẽm dung dịch nước được ổn định bởi một lớp polyme bảo vệ. Ảnh: POSTECH
    Chúng ta có thể tồn tại ba phút mà không có không khí hoặc ba ngày mà không có nước? Làm thế nào về không có pin? Hãy tưởng tượng không có pin trong ba giờ.

    Pin lithium-ion dung lượng cao, nhẹ được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động, máy tính xách tay và các vật dụng cần thiết khác trong thế giới ngày nay. Tuy nhiên, các chất điện phân hữu cơ trong pin lithium-ion thông thường rất dễ bắt lửa, dẫn đến cháy hoặc nổ chết người. Vì pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống của chúng ta, những tai nạn như vậy có thể gây ra thiệt hại trực tiếp cho người sử dụng, điều này dẫn đến nhu cầu về một hệ thống pin an toàn hơn.

    Giáo sư Soojin Park và Gyujin Song (Đồng tiến sĩ) tại Khoa Hóa học và Tiến sĩ. ứng cử viên Sangyeop Lee của Khoa Khoa học Vật liệu Tiên tiến tại POSTECH đã cùng nhau phát triển một loại pin kẽm-ion dung dịch nước ổn định sử dụng nước làm chất điện phân. Họ sử dụng một lớp polyme bảo vệ để ngăn chặn sự ăn mòn điện cực và tăng độ ổn định của cực dương kẽm, cải thiện độ ổn định điện hóa của pin ion kẽm dạng nước. Họ đã công bố kết quả của mình trên tạp chí Cell Reports Physical Science.

    Chất điện phân gốc dung môi hữu cơ, đóng vai trò là môi trường cho các ion di chuyển bên trong hệ thống pin điển hình, vốn dĩ rất dễ cháy, gây nguy cơ nổ hoặc hỏa hoạn. Để giải quyết vấn đề này, pin điện phân dung dịch nước đang được phát triển như một sự thay thế đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, khả năng đảo ngược kém hơn của cực dương kẽm trong chất điện phân nước, gây ra bởi các sợi kẽm và phản ứng phụ bề mặt, đã ngăn cản việc sử dụng pin kẽm-ion.

    Nhóm nghiên cứu POSTECH đã phát triển một cực dương kẽm được phủ một lớp bảo vệ đa chức năng bằng cách sử dụng chất đồng trùng hợp khối. Lớp polymer mới này có tính đàn hồi và có thể kéo giãn, bền bỉ với việc mở rộng thể tích trong quá trình sạc và xả pin.

    Lớp bảo vệ polyme được tìm thấy để tạo ra sự phân bố ion đồng nhất và ngăn chặn sự phát triển của đuôi gai, góp phần kéo dài tuổi thọ cực dương kẽm. Lớp màng mỏng cũng cải thiện độ ổn định của điện cực bằng cách ngăn chặn các phản ứng hóa học / điện hóa không cần thiết trong chất điện phân trên bề mặt điện cực.

    Hơn nữa, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ sự chuyển động của các ion kẽm trong lớp phủ bằng cách sử dụng phân tích khối phổ ion thứ cấp theo thời gian bay (TOF-SIMS). Hình ảnh chuyển động của ion kẽm, vốn không thành công trong các nghiên cứu trước đây, hứa hẹn sẽ có những nghiên cứu sâu hơn về đặc tính bề mặt của cực dương pin.

    Zalo
    Hotline