Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể sạc chiếc xe điện của mình trong khoảng thời gian tương đương để đổ đầy một bình xăng? Trong một bài báo mới đăng trên Joule , các nhà nghiên cứu từ Đại học McGill và Đại học Quebec ở Montreal (UQAM) đã công bố phát triển một phương pháp mới cho phép các nhà nghiên cứu quan sát bên trong pin Li-ion và lần đầu tiên theo dõi các quá trình vật lý. diễn ra ở cả phần lỏng và phần rắn của pin khi chúng xảy ra.
Bước đột phá này làm sáng tỏ các yếu tố mới ảnh hưởng đến tốc độ sạc hoặc xả pin Li-ion và có thể dẫn đến khả năng sạc nhanh trong một số thiết bị và phương tiện điện tử thiết yếu và được sử dụng rộng rãi nhất, từ máy tính xách tay và điện thoại di động cho đến xe đạp điện, xe máy và ô tô.
Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi các giáo sư hóa học Janine Mauzeroll tại McGill và Steen B. Schougaard tại UQAM, phối hợp với Cơ sở bức xạ Synchrotron Châu Âu (ESRF), đã sử dụng tia X tập trung cao độ để nhìn vào bên trong tế bào pin Li-ion và phát hiện ra rằng Kỹ thuật này đã thành công trong việc lập bản đồ những thay đổi về nồng độ lithium trong thời gian thực khi pin sạc hoặc xả.
"Khi sạc hoặc xả pin Li-ion, lithium di chuyển bên trong tế bào ở cả chất điện phân lỏng và vật liệu hoạt động rắn, và điều này xảy ra nhanh như thế nào thường phụ thuộc vào tốc độ lithium có thể di chuyển từ bên này sang bên kia của tế bào. qua cả hai giai đoạn này,” Jeremy Dawkins, người làm việc trong dự án với tư cách là Tiến sĩ, cho biết. sinh viên trong phòng thí nghiệm của Schougaard và Mauzeroll.
“Công trình này là báo cáo đầu tiên về phương pháp có thể lập bản đồ lithium trong cả dung dịch và pha rắn của pin Li-ion trong quá trình hoạt động của pin, cho phép chúng tôi định lượng hiệu suất của tế bào ở cấp độ phân tử.”
Đó là một sự phát triển có thể có những tác động sâu rộng, từ cộng đồng nghiên cứu pin có chuyên môn cao cho đến bất kỳ ai sử dụng thiết bị điện tử hoặc phương tiện giao thông. Dawkins cho biết: “Công việc này rất thú vị vì nó cung cấp một công cụ mới đáng kể cho các nhà nghiên cứu nghiên cứu hiệu suất của pin Li-ion và nó mở ra rất nhiều cánh cửa mà trước đây đã bị đóng lại”.
“Chúng tôi hy vọng nó sẽ giúp đẩy nhanh quá trình nghiên cứu pin, chẳng hạn như bằng cách thu được cấu trúc điện cực ưu việt sớm hơn nhiều. Điều này có thể mang lại hiệu suất tốt hơn cho loại pin mà chúng ta sử dụng hàng ngày”.
Theo các nhà nghiên cứu, dự án này là một câu chuyện thành công trong dịch bệnh COVID-19. Mặc dù đội McGill và UQAM có trụ sở tại Montreal, Cơ sở bức xạ Synchrotron châu Âu, nơi thực hiện các phép đo, lại ở Grenoble, Pháp. Vào năm 2020, khi đại dịch xảy ra và các chính phủ bắt đầu thực hiện các hạn chế đi lại, dự án rơi vào tình trạng không chắc chắn.
Mauzeroll cho biết: “Khoa Khoa học tại McGill và UQAM đã cấp các quyền miễn trừ đi lại quan trọng để thực hiện các phép đo này”. Dawkins cho biết thêm: “Các cộng tác viên của chúng tôi tại ESRF ở Pháp đã làm mọi thứ có thể để đo mẫu của chúng tôi trong những năm đỉnh điểm của đại dịch”. “Nhờ ý chí và hơn cả một chút may mắn, thời gian đo lường có hạn của chúng tôi cuối cùng đã thành công.”
