Một nhóm nghiên cứu đã nâng cao thành công hiệu suất và độ bền của pin ở trạng thái rắn. Bước đột phá này có thể thực hiện được thông qua việc thực hiện một phương pháp tiếp cận mới được gọi là lắng đọng điện ở đáy. Nghiên cứu của họ đã được xuất bản trên tạp chí Small.
Sơ đồ mô tả quá trình ổn định của pin toàn thể rắn dựa trên cực dương kim loại lithium thông qua cơ chế định vị điện cực phía dưới. Tín dụng: POSTECH
Pin thứ cấp thường dựa vào chất điện phân lỏng khi được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, tính dễ cháy của chất điện phân lỏng có nguy cơ gây cháy. Điều này thúc đẩy những nỗ lực nghiên cứu đang diễn ra nhằm khám phá việc sử dụng chất điện phân rắn và lithium kim loại (Li) trong pin ở trạng thái rắn, mang đến một lựa chọn an toàn hơn.
Trong hoạt động của pin thể rắn, lithium được mạ lên cực dương và chuyển động của các electron được khai thác để tạo ra điện.
Trong quá trình sạc và phóng điện, kim loại lithium trải qua một chu kỳ mất electron, biến thành ion, lấy lại electron và được lắng đọng điện trở lại dạng kim loại. Tuy nhiên, việc lắng đọng điện một cách bừa bãi của lithium có thể nhanh chóng làm cạn kiệt lượng lithium sẵn có, dẫn đến giảm đáng kể hiệu suất và độ bền của pin.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với POSCO N.EX.T Hub để phát triển lớp bảo vệ cực dương bao gồm chất kết dính chức năng (PVA-g-PAA) cho pin ở trạng thái rắn. Lớp này thể hiện các đặc tính chuyển giao lithium đặc biệt, ngăn ngừa sự lắng đọng điện ngẫu nhiên và thúc đẩy quá trình 'xử lý điện cực ở đáy'. Điều này đảm bảo rằng lithium được lắng đọng đồng đều từ đáy bề mặt cực dương.
Sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân tích xác nhận khả năng định vị và tách điện ổn định của các ion lithium. Điều này làm giảm đáng kể mức tiêu thụ lithium không cần thiết. Pin toàn thể rắn do nhóm nghiên cứu phát triển cũng thể hiện hiệu suất điện hóa ổn định trong thời gian dài, ngay cả với kim loại lithium mỏng tới 10 micromet (μm) trở xuống.
Giáo sư Soojin Park, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, bày tỏ cam kết của mình bằng cách nói: “Chúng tôi đã phát minh ra một hệ thống pin toàn thể rắn bền bỉ thông qua chiến lược định vị điện mới”. Ông nói thêm: “Với những nghiên cứu sâu hơn, chúng tôi mong muốn cung cấp những cách hiệu quả hơn để nâng cao tuổi thọ pin và tăng mật độ năng lượng”.
Dựa trên những phát hiện hợp tác, POSCO Holdings có kế hoạch tiến tới thương mại hóa cực dương kim loại lithium, vật liệu cốt lõi cho thế hệ pin thứ cấp tiếp theo.
Nhóm nghiên cứu bao gồm Giáo sư Park đến từ Khoa Hóa học, Tiến sĩ. ứng cử viên Sangyeop Lee từ Khoa Khoa học Vật liệu Tiên tiến, Tiến sĩ Sungjin Cho và Nghiên cứu sinh Hyunbeen Choi từ Khoa Hóa học, Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH), và Tiến sĩ Jin Hong Kim và Tiến sĩ Hongyeul Bae từ Khoa Khoa học Vật liệu Tiên tiến. Trung tâm POSCO N.EX.T.
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
