Trong hai nghiên cứu mới được công bố trên ACS Energy Letters và Energy & Environmental Science, các nhà khoa học ở Ả Rập Xê Út đã có bước đột phá có thể tăng công suất và giảm chi phí của pin lithium-kim loại bằng cách kết hợp nylon vào thiết kế.
(a) Các thử nghiệm của Li + số truyền của BEA. Phân cực dòng điện một chiều (DC) được tiến hành bằng cách sử dụng các cell Li đối xứng ở 20 °C (hình chèn hiển thị các biểu đồ trở kháng trước và sau khi phân cực DC của cell Li đối xứng). (b) Hiệu suất tuần hoàn của các cell Li đối xứng với nhiều chất điện phân khác nhau ở mật độ dòng điện là 0,5 mA cm –2 (0,5 mAh cm –2 ). (c) Hiệu suất tuần hoàn của các cell Li||NCM811 dày 50 μm (4,06 mAh cm –2 ) với nhiều chất điện phân khác nhau, tuần hoàn ở tốc độ dòng điện là 0,5 C. Hai chu kỳ đầu tiên được tiến hành ở tốc độ dòng điện là 0,1 C để hoạt hóa. (d) Đường cong điện áp sạc-xả của một cell Li||NCM811 dày 50 μm (4,06 mAh cm –2 ) sử dụng BE. (e) Đường cong điện áp sạc-xả của pin Li||NCM811 dày 50 μm (4,06 mAh cm –2 ) sử dụng BEA. Tín dụng: ACS Energy Letters (2025). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c03221
Cùng với lượng khí thải carbon dioxide thấp hơn, pin lithium có mật độ năng lượng cao và nhẹ hơn các loại pin khác. Đây là lý do tại sao chúng được sử dụng trong điện thoại thông minh đủ nhỏ để bỏ vừa túi của bạn và trong các thiết bị điện tử nhỏ, nhẹ cho phép chúng ta du hành vào không gian.
Pin lithium có hai loại. Pin lithium-ion phổ biến hơn trong thương mại và được sử dụng trong máy tính xách tay, điện thoại thông minh và các sản phẩm gia dụng khác. Mặt khác, pin lithium-metal có mật độ năng lượng cao hơn và có ứng dụng rộng rãi hơn trong ngành robot, vận tải và các ngành công nghiệp khác. Ngăn cản pin lithium-metal phát huy hết tiềm năng của chúng là độ an toàn và tuổi thọ của chúng. Việc sản xuất và vận hành chúng hiện liên quan đến các vật liệu ăn mòn, nguy hiểm và dẫn đến quá nhiều phản ứng ký sinh, là các phản ứng phụ dẫn đến hiệu suất và độ an toàn kém hơn.
Các chất phụ gia giúp ổn định giao diện pin, do đó tăng cường hiệu suất. Các nghiên cứu của các nhà nghiên cứu KAUST phát hiện ra rằng nylon, cùng loại polymer được sử dụng trong quần áo, có thể được hòa tan trong dung dịch lithium nhẹ để hoạt động như một chất phụ gia cho pin lithium-metal. Kết quả là pin lithium-metal hiệu quả hơn, có tuổi thọ dài hơn và ít phản ứng ký sinh.
Chuẩn bị chất điện phân nylon và tính chất cơ học. (a) Hình ảnh chụp minh họa quá trình hòa tan PA trong BE ở các nồng độ khối lượng khác nhau, quan sát ở 60 °C và 20 °C. (b) Hình ảnh chụp mô tả quá trình hòa tan PA trong BE ở nồng độ khối lượng 10%. (c) Nghiên cứu lưu biến của PAE, với G′ biểu diễn mô đun lưu trữ và G′′ biểu diễn mô đun mất mát. (d) Biểu đồ độ nhớt phức tạp của PAE theo tần số góc. Đo (e) Mô đun Young và (f) lực bám dính của PAE thu được qua kính hiển vi lực nguyên tử (AFM). Hình ảnh kính hiển vi ánh sáng phân cực của (g) sợi PA 6 và (h) PAE. (i) Kết quả DSC cho PA và PAE trong phạm vi nhiệt độ từ −90 đến 260 °C. Tín dụng: Khoa học Năng lượng & Môi trường (2025). DOI: 10.1039/D4EE05739B
-
Tóm tắt. Tín dụng: ACS Energy Letters (2025). DOI: 10.1021/acsenergylett.4c03221
Do đó, bằng cách kiểm tra tính chất hóa học của tương tác giữa nylon và lithium, bao gồm các liên kết phân tử quan trọng, nghiên cứu cho thấy vải thương mại có thể được hòa tan trong dung môi nhẹ hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây để có hiệu suất pin vượt trội.
"Các polyme luôn khó hòa tan trong chất điện phân pin thông thường. Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về các tính chất hóa học và sửa đổi cấu trúc và tương tác dung môi", Zhiming Zhao, nhà khoa học sau tiến sĩ tại Đại học Khoa học King Abdullah (KAUST), tác giả của nghiên cứu, giải thích.
"Nhóm nghiên cứu của tôi chuyên xây dựng các giải pháp lưu trữ và năng lượng tái tạo như mật độ năng lượng cao hơn và pin an toàn hơn để đẩy nhanh quá trình áp dụng quá trình khử cacbon tại Vương quốc. Đây là một khám phá hứa hẹn các chất phụ gia rẻ hơn và an toàn hơn, đồng thời chứng minh lợi ích của nghiên cứu khoa học cơ bản", Giáo sư KAUST và Chủ tịch Trung tâm Xuất sắc về Công nghệ Lưu trữ và Năng lượng tái tạo (CREST) của KAUST, Husam Alshareef, người đứng đầu hai nghiên cứu, cho biết.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
