Trong xã hội phụ thuộc vào công nghệ của chúng ta, tính di động, độ tin cậy và an toàn của các thiết bị của chúng ta—bao gồm cả điện thoại và máy tính xách tay—là rất quan trọng. Điều quan trọng không kém là khả năng của chúng ta trong việc sạc và sạc lại các thiết bị này một cách dễ dàng để chúng có sẵn khi chúng ta cần.
Khả năng phân hủy oxy hóa tăng lên được chứng minh ở mức 4,63 V cho phép hình thành tiềm năng của lớp thụ động. Các hình minh họa cho thấy ba phát hiện quan trọng nhất đã được tóm tắt; khả năng chống cháy cao (góc trên bên trái), việc tạo ra lớp thụ động trên cực âm khi TPPO phân hủy (góc dưới bên trái) và biểu diễn năng lượng quỹ đạo cấu trúc và phân tử của TPPO được sử dụng để dự đoán khả năng hình thành của chất phụ gia lớp thụ động (góc dưới bên phải). Nguồn: Vật liệu và Thiết bị Năng lượng, Nhà xuất bản Đại học Thanh Hoa
Để làm được điều này, chúng tôi sử dụng pin sạc, cụ thể là pin lithium-ion (LIB). Chúng cho chúng ta sự tự do đi lại và kết nối mà chúng ta cần. Khi nhu cầu của xã hội phát triển, công nghệ của chúng ta cũng vậy, và các loại pin cho phép chúng ta sử dụng công nghệ này cũng phải như vậy. Một trong những mối quan tâm cấp bách nhất liên quan đến pin lithium-ion là sự an toàn của chúng. Mặc dù hiếm gặp nhưng vẫn có những vấn đề về cháy nổ do hệ thống điện hóa không ổn định.
Ying Bai, tác giả tương ứng của nghiên cứu mới về chủ đề này và là giáo sư tại Viện Công nghệ Bắc Kinh ở Trung Quốc, cho biết: “Do đó, cần phải phát triển LIB có thể cung cấp mật độ năng lượng cao hơn, vòng đời dài hơn và cải thiện độ an toàn”. .
Các nhà khoa học Bắc Kinh đang nghiên cứu việc sử dụng chất phụ gia trong chất điện phân gốc sulfone của pin lithium-ion để cải thiện hiệu suất của chúng. Họ phát hiện ra rằng bằng cách bổ sung triphenylphosphine oxit (TPPO), "TPO sẽ cải thiện độ ổn định nhiệt của chất điện phân, có giá trị công nghiệp quan trọng và ý nghĩa nền tảng của TPPO như một chất phụ gia để thúc đẩy sự phát triển của LIB", Chuan Wu, đồng tác giả cho biết. tác giả của nghiên cứu và là giáo sư tại Viện Công nghệ Bắc Kinh.
Bài báo của nhóm được xuất bản trên tạp chí Vật liệu và Thiết bị Năng lượng .
Khi pin lithium-ion xả lithium-ion, chúng di chuyển từ cực dương, là điện cực nơi dòng điện đi vào pin, qua chất điện phân đi qua thiết bị phân tách đến cực âm, nơi dòng điện rời khỏi pin lưu trữ để cung cấp năng lượng Thiết bị. Đường dẫn bị đảo ngược khi sạc lại.
Ying Bai cho biết: “Trong thành phần của pin, chất điện phân không chứa nước được sử dụng trong LIB đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các thông số hiệu suất chính như tuổi thọ chu kỳ, mật độ năng lượng và hiệu suất”. Mật độ năng lượng là thước đo lượng năng lượng được lưu trữ trên mỗi thể tích và tuổi thọ chu kỳ là số chu kỳ sạc/xả mà pin có thể trải qua trước khi bắt đầu giảm phần trăm điện tích mà pin có thể giữ được.
Các giải pháp điện phân đang được sử dụng hiện nay có một số vấn đề về độ ổn định chu trình, độ ổn định nhiệt và độ an toàn. Thay vì thay đổi hoàn toàn dung dịch điện phân, nhóm nghiên cứu đã chọn thử nghiệm việc sử dụng chất phụ gia TPPO trong chất điện phân để cải thiện hiệu suất của toàn bộ pin.
Khi thử nghiệm, TPPO được phát hiện có một số đặc tính quan trọng.
Chuan Wu cho biết: “Thứ nhất, nó làm giảm điểm bắt lửa của chất điện phân sulfone; Thứ hai, nó tạo thành một màng thụ động ổn định một cách có chọn lọc, tăng cường sự ổn định giao diện giữa chất điện phân sulfone và vật liệu điện cực”. Màng thụ động hình thành khi TPPO phân hủy và bao phủ cực âm, khiến nó có khả năng chống mài mòn tốt hơn, tương tự làm giảm sự phân hủy của chất điện phân đồng thời tăng cường chuyển động của các ion lithium qua chất điện phân.
Sử dụng các tính toán lý thuyết, xác định đặc tính điện hóa và kiểm tra tính dễ cháy, các nhà nghiên cứu nhận thấy "việc bổ sung 2% khối lượng TPPO vào chất điện phân gốc sulfone giúp tăng cường đáng kể độ dẫn ion trong phạm vi nhiệt độ 20–60°C."
"Ngoài ra, nó còn tăng khả năng phóng điện của LIB trong phạm vi 2–4,8 V trong khi vẫn duy trì hiệu suất tốc độ tuyệt vời và độ ổn định chu kỳ. Kết quả kiểm tra tính dễ cháy và phân tích trọng lượng nhiệt (TGA) cho thấy khả năng không bắt lửa và ổn định nhiệt tuyệt vời của chất điện phân, " Anh Bạch nói.
Nói tóm lại, chất điện phân mới mà họ phát triển an toàn hơn vì nó không bắt lửa, ổn định nhiệt và có khả năng phóng điện tăng lên.
