Sạc xe điện thường mất khoảng 10 giờ hoặc lâu hơn và ngay cả với các phương pháp sạc nhanh cũng mất ít nhất 30 phút. Đó là giả định rằng có một chỗ trống tại một trạm sạc. Nếu chúng ta có thể sạc xe điện nhanh như đổ xăng cho ô tô chạy bằng xăng, điều đó có thể giúp giảm bớt tình trạng thiếu trạm sạc EV.
Hiệu quả của pin lithium-ion, loại được sử dụng trong xe điện, được xác định bởi khả năng lưu trữ các ion lithium của vật liệu cực dương. Gần đây, Giáo sư Won Bae Kim, thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học và Viện Cao học Công nghệ Vật liệu Sắt & Năng lượng tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH, Chủ tịch Moo Hwan Kim), đã lãnh đạo một nhóm nghiên cứu phát triển một vật liệu cực dương mới.
Nhóm của anh ấy, bao gồm Ph.D. các ứng cử viên Song Kyu Kang và Minho Kim từ Khoa Kỹ thuật Hóa học, đã tổng hợp các tấm nano mangan ferit (Mn 3-x Fe x O 4 ) bằng phương pháp tự lai mới liên quan đến quy trình có nguồn gốc thay thế điện đơn giản.
Kỹ thuật đột phá này giúp tăng dung lượng lưu trữ lên khoảng 1,5 lần so với giới hạn lý thuyết và cho phép sạc một chiếc xe điện chỉ trong sáu phút. Nghiên cứu đã được công nhận vì sự xuất sắc của nó và đã được xuất bản dưới dạng trang bìa trên tạp chí Advanced Functional Materials .
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra một phương pháp mới để tổng hợp mangan ferit làm vật liệu cực dương được biết đến với khả năng lưu trữ lithium-ion vượt trội và các đặc tính sắt từ. Đầu tiên, một phản ứng thay thế galvanic diễn ra trong dung dịch oxit mangan trộn với sắt, dẫn đến một hợp chất có cấu trúc dị thể với oxit mangan bên trong và oxit sắt bên ngoài.
Nhóm nghiên cứu tiếp tục sử dụng phương pháp thủy nhiệt để tạo ra các tấm ferit mangan dày cỡ nanomet với diện tích bề mặt được mở rộng. Cách tiếp cận này đã khai thác các electron có spin phân cực cao, giúp tăng cường đáng kể khả năng lưu trữ cho một lượng đáng kể các ion lithium. Cải tiến này cho phép nhóm nghiên cứu vượt quá công suất lý thuyết của vật liệu cực dương ferit mangan hơn 50%.
Việc mở rộng diện tích bề mặt của vật liệu cực dương đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển đồng thời của một lượng lớn các ion lithium, nhờ đó cải thiện tốc độ sạc của pin. Kết quả thử nghiệm cho thấy, chỉ cần 6 phút để sạc và xả một viên pin có dung lượng tương đương với dung lượng sử dụng trong xe điện hiện có trên thị trường. Nghiên cứu này đã tinh chỉnh quy trình tổng hợp đầy thách thức để tạo ra bước đột phá về khả năng lý thuyết của vật liệu cực dương và đẩy nhanh đáng kể quá trình sạc pin.
Giáo sư Won Bae Kim, người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết: "Chúng tôi đã đưa ra một hiểu biết mới về cách khắc phục các hạn chế điện hóa của vật liệu cực dương thông thường và tăng dung lượng pin bằng cách áp dụng thiết kế hợp lý với sự thay đổi bề mặt bằng cách sử dụng spin điện tử." Ông bày tỏ sự lạc quan rằng sự phát triển này có thể giúp tăng độ bền của pin và giảm thời gian sạc lại cho xe điện .
