Từ trường giúp các điện cực pin dày đối phó với các thách thức về xe điện

Từ trường giúp các điện cực pin dày đối phó với các thách thức về xe điện

    Từ trường giúp các điện cực pin dày đối phó với các thách thức về xe điện

    Magnetic field helps thick battery electrodes tackle electric vehicle challenges

    Ảnh: Đại học Texas tại Austin
    Khi xe điện ngày càng phổ biến, ánh đèn sân khấu chiếu sáng hơn vào một số vấn đề chính còn lại của chúng. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas ở Austin đang giải quyết hai trong số những thách thức lớn hơn mà xe điện phải đối mặt: phạm vi hạn chế và sạc chậm.

    Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một loại điện cực mới cho pin lithium-ion có thể giải phóng điện năng lớn hơn và sạc nhanh hơn. Họ đã làm điều này bằng cách tạo ra các điện cực dày hơn — các phần tích điện dương và âm của pin cung cấp năng lượng cho thiết bị — sử dụng nam châm để tạo ra sự liên kết độc đáo giúp tránh được các vấn đề phổ biến liên quan đến việc tăng kích thước các thành phần quan trọng này.

    Kết quả là một điện cực có khả năng tạo ra hai lần phạm vi trong một lần sạc cho xe điện, so với pin sử dụng điện cực thương mại hiện có.

    Guihua Yu, giáo sư tại Khoa Cơ khí Walker của UT Austin và Texas, cho biết: “Vật liệu hai chiều thường được cho là ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng tốc độ cao vì nó chỉ cần dày vài nanomet để vận chuyển điện tích nhanh chóng. Viện Vật liệu. "Tuy nhiên, đối với pin năng lượng cao, thế hệ tiếp theo dựa trên thiết kế điện cực dày, việc đóng gói lại các tấm nano làm khối xây dựng có thể gây ra tắc nghẽn đáng kể trong quá trình vận chuyển điện tích, dẫn đến khó đạt được cả năng lượng cao và sạc nhanh."

    Chìa khóa của khám phá, được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, sử dụng vật liệu hai chiều mỏng làm khối cấu tạo của điện cực, xếp chồng lên nhau để tạo ra độ dày và sau đó sử dụng từ trường để điều chỉnh hướng của chúng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các nam châm bán sẵn trong quá trình chế tạo để sắp xếp các vật liệu hai chiều theo chiều dọc, tạo ra một làn đường nhanh cho các ion di chuyển qua điện cực.

    Thông thường, các điện cực dày hơn buộc các ion di chuyển khoảng cách xa hơn để di chuyển qua pin, dẫn đến thời gian sạc chậm hơn. Sự sắp xếp theo chiều ngang điển hình của các lớp vật liệu tạo nên điện cực buộc các ion chuyển động qua lại.

    Zhengyu Ju, một nghiên cứu sinh trong nhóm nghiên cứu của Yu, người đứng đầu dự án này, cho biết: “Điện cực của chúng tôi cho thấy hiệu suất điện hóa vượt trội một phần nhờ độ bền cơ học cao, độ dẫn điện cao và vận chuyển lithium-ion thuận lợi nhờ kiến ​​trúc độc đáo mà chúng tôi thiết kế. .

    Ngoài việc so sánh điện cực của họ với điện cực thương mại, họ cũng chế tạo một điện cực được bố trí theo chiều ngang bằng cách sử dụng cùng vật liệu cho mục đích kiểm soát thực nghiệm. Họ có thể sạc lại điện cực dày dọc đến mức năng lượng 50% trong 30 phút, so với 2 giờ 30 phút với điện cực ngang.

    Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng họ đã sớm bắt tay vào nghiên cứu lĩnh vực này. Họ chỉ xem xét một loại điện cực pin duy nhất trong nghiên cứu này.

    Mục tiêu của họ là tổng quát hóa phương pháp luận của họ về các lớp điện cực được tổ chức theo chiều dọc để áp dụng nó cho các loại điện cực khác nhau sử dụng vật liệu khác. Điều này có thể giúp kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi hơn trong ngành công nghiệp, vì vậy nó có thể cho phép sạc nhanh nhưng pin năng lượng cao trong tương lai để cung cấp năng lượng cho xe điện.

    Zalo
    Hotline