Pin kim loại lithium hoàn toàn được in 3D với mật độ năng lượng cao
của Li Yuan, Học viện Khoa học Trung Quốc
Đồ họa: Tài liệu lưu trữ năng lượng (2022). DOI: 10.1016/j.ensm.2022.10.036
Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Wu Zhongshuai từ Viện Vật lý Hóa học Đại Liên (DICP) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã phát triển pin kim loại Li (LMB) hoàn toàn được in 3D với độ ổn định chu kỳ mạnh mẽ và mật độ năng lượng diện tích cực cao.
LMB sử dụng khung Ti3C2Tx MXene xốp và dẫn điện để tạo thành cực dương kim loại Li ổn định và không có đuôi gai cũng như mạng LiFePO4 (LFP) dẫn điện đa chiều làm cực âm cực dày.
Nghiên cứu này đã được xuất bản trên Tài liệu lưu trữ năng lượng vào ngày 19 tháng 10.
LMB được coi là một loại hệ thống mật độ năng lượng cao ngoài pin lithium-ion hiện đại. Tuy nhiên, sự tăng trưởng dendrite không thể kiểm soát và sự thay đổi âm lượng lớn của cực dương kim loại Li đã làm nảy sinh các vấn đề về vòng đời kém.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã báo cáo một phương pháp in 3D hoàn toàn để xây dựng các LMB hiệu suất cực cao. Các LMB bao gồm một cực dương kim loại Li không có đuôi gai với các mạng MXene xốp để điều chỉnh sự phân bố dòng điện cục bộ, giúp đồng nhất hóa quá trình tạo mầm lithium và cực âm khung LFP xốp dẫn điện 3D để đạt được các kênh truyền ion/electron nhanh.
Do có nhiều vị trí tạo mầm Li và thể tích lỗ rỗng lớn trong mạng MXene, giàn giáo MXene được in 3D đã ngăn chặn sự thay đổi thể tích vô hạn và sự hình thành đuôi gai của cực dương Li.
Ngoài ra, bằng cách ghép nối các mạng catốt LFP siêu dày với các mạng lưới điện tử và ion hiệu suất cao, LFP||MXene@Li LMB được in 3D hoàn toàn mang lại dung lượng diện tích chưa từng có (25,3 mAh/cm2) và mật độ năng lượng (81,6 mWh/cm2) dưới tải trọng cực cao 171 mg/cm2, vượt quá tất cả các loại pin in 3D được báo cáo cho đến nay.
