Xem xét các tùy chọn mới tại trung tâm của pin lithium
(a) So sánh về sự phát triển của mối quan tâm nghiên cứu (nghĩa là số lượng ấn phẩm) của muối dựa trên bis(fluorosulfonyl)imide (FSI)-, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI)- và hexafluorophosphate (PF6) trong pin lithium có thể sạc lại . (b) Cấu trúc hóa học của FSI− anion (c) Sự phát triển của mối quan tâm nghiên cứu (nghĩa là số lượng ấn phẩm). về ứng dụng của FSI− anion trong pin lithium có thể sạc lại. Dữ liệu được lấy từ Scifinder vào ngày 9 tháng 1 năm 2022 thông qua tìm kiếm cấu trúc của các anion tương ứng, sau đó là tìm kiếm từ khóa: "pin" và "lithium". LEs: chất điện phân lỏng; PEs: chất điện phân polyme. Nguồn: Journal of Power Sources Advances (2022). DOI: 10.1016/j.powera.2022.100088
Các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang tìm cách cải thiện hiệu suất của pin lithium-ion và pin kim loại lithium có thể sạc lại, cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại, máy tính xách tay cho đến xe điện. Trong một bài báo đăng trên Tạp chí về những tiến bộ của nguồn điện truy cập mở, các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc xem xét các tùy chọn mới cho môi trường dẫn điện ở trung tâm của pin: chất điện phân.
Chất điện phân của pin là hỗn hợp các hạt tích điện (ion) cho phép chuyển điện tích bên trong pin. Chất điện phân tạo điều kiện thuận lợi cho chuyển động thuận nghịch của các ion cần thiết trong các chu kỳ sử dụng và sạc lại pin lặp đi lặp lại.
Tính chất của chất điện phân phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và bản chất hóa học của các ion tích điện âm (anion) của chúng. Chúng hỗ trợ chuyển các ion lithium tích điện dương qua chất điện phân theo cả hai hướng. Tuy nhiên, các chất điện phân hiện tại có một số vấn đề nghiêm trọng, bao gồm tính không ổn định về hóa học, nhạy cảm với nước, dễ bay hơi và dễ cháy. Những vấn đề này đang thúc đẩy nghiên cứu về các anion thay thế có thể giảm thiểu các vấn đề và cải thiện hiệu suất của pin.
Một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn đang được khám phá cho thế hệ pin mới là anion bis(fluorosulfonyl)imide (FSI-), chứa các nguyên tử nitơ, lưu huỳnh, oxy và flo.
Các tác giả của bài báo xem xét tiến độ của các phương pháp khác nhau để tạo ra chất điện phân dựa trên FSI và đánh giá hiệu suất của chúng trong một số hệ thống pin dựa trên lithium nguyên mẫu. Họ tóm tắt những ưu điểm của các chất điện phân mới này so với các hệ thống đang chiếm ưu thế, làm nổi bật tính ổn định hóa học, độ linh động ion lớn hơn, độ dẫn điện cao hơn và các đặc điểm hóa học thuận lợi khác của chúng.
Bài báo cũng đề cập đến nhiều thách thức đối với nghiên cứu trong tương lai, bao gồm phát triển các phương pháp hiệu quả và thân thiện với môi trường để tạo ra các chất điện phân này cũng như nhu cầu hiểu rõ hơn về hành vi hóa học của chúng trong các ứng dụng pin thực tế.
Các tác giả hy vọng rằng nghiên cứu về các ion FSI- cũng có thể hỗ trợ công việc khám phá các chất điện phân thay thế khác cho pin trong tương lai. Những bước phát triển này có thể rất quan trọng để mở rộng công nghệ pin lithium vào các cơ sở lưu trữ quy mô lớn trong lưới điện quốc gia.
