Để có thời lượng pin dài hơn: Đẩy pin lithium ion lên mức hiệu suất tiếp theo

January 15, 2019

Pin lithium ion thông thường, như pin được sử dụng rộng rãi trong điện thoại thông minh và máy tính xách tay, đã đạt đến giới hạn hiệu suất. Nhà hóa học vật liệu Freddy Kleitz từ Khoa Hóa học của Đại học Vienna và các nhà khoa học quốc tế đã phát triển một vật liệu anode cấu trúc nano mới cho pin lithium ion, giúp kéo dài công suất và vòng đời của pin. Dựa trên một oxit kim loại hỗn hợp huyền bí kết hợp với graphene, vật liệu này có thể cung cấp một cách tiếp cận mới về cách sử dụng pin tốt hơn trong các thiết bị lớn như xe điện hoặc xe hybrid. Nghiên cứu hiện đã được xuất bản dưới dạng câu chuyện về vấn đề hiện tại của Vật liệu năng lượng tiên tiến .

Mật độ năng lượng cao, tuổi thọ kéo dài và không có hiệu ứng bộ nhớ: Pin lithium ion là thiết bị lưu trữ năng lượng phổ biến nhất cho các thiết bị di động cũng như mang hy vọng cho sự di động điện. Các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các loại vật liệu điện cực hoạt động mới để đẩy pin ở mức hiệu suất và độ bền cao tiếp theo, và để chúng có thể sử dụng tốt hơn cho các thiết bị lớn. "Vật liệu pin lithium ion cấu trúc nano có thể cung cấp một giải pháp tốt", Freddy Kleitz từ Khoa Hóa vô cơ - Vật liệu chức năng của Đại học Vienna, người cùng với Claudio Gerbaldi, lãnh đạo của Tập đoàn Vật liệu ứng dụng và Điện hóa học tại Bộ Chính trị di Torino, Ý, là tác giả chính của nghiên cứu.

Các nanocompozit 2D / 3D dựa trên một oxit kim loại hỗn hợp và graphene, được phát triển bởi hai nhà khoa học và nhóm của họ, giúp tăng cường nghiêm trọng hiệu suất điện hóa của pin lithium ion. Freddy Kleitz, Trưởng phòng Freddy Kleitz cho biết: Pin lithium ion ngày nay mất hiệu suất sau khoảng 1.000 chu kỳ sạc.

Công thức mới

Cực dương thông thường thường tồn tại của vật liệu carbon như than chì. "Các oxit kim loại có dung lượng pin tốt hơn than chì, nhưng chúng khá không ổn định và ít dẫn điện", Kleitz giải thích. Các nhà nghiên cứu tìm thấy một cách để sử dụng tốt nhất các tính năng tích cực của cả hai hợp chất. Họ đã phát triển một họ vật liệu hoạt động điện cực mới, dựa trên một oxit kim loại hỗn hợp và graphene có tính dẫn điện và ổn định cao, cho thấy các đặc tính vượt trội so với hầu hết các cấu trúc và vật liệu nano oxit kim loại chuyển tiếp.

Bước đầu tiên, dựa trên quy trình nấu được thiết kế mới, các nhà nghiên cứu có thể trộn đồng và niken đồng nhất và theo cách được kiểm soát để đạt được kim loại hỗn hợp. Dựa trên công nghệ nano - một phương pháp sản xuất vật liệu mê hoặc - họ đã tạo ra các hạt oxit kim loại hỗn hợp có cấu trúc nanô, do mạng lưới lỗ chân lông rộng của chúng có vùng phản ứng hoạt động rất cao để trao đổi với ion lithium từ chất điện phân của pin. Sau đó, các nhà khoa học đã áp dụng quy trình sấy phun để bọc các hạt oxit kim loại hỗn hợp chặt với các lớp graphene mỏng.

Thiết kế đơn giản và hiệu quả

Việc sử dụng pin lithium ion cho di động điện tử được coi là có vấn đề từ quan điểm môi trường, ví dụ do sản xuất nguyên liệu thô của họ. Pin nhỏ có thể lưu trữ càng nhiều năng lượng càng tốt, tồn tại càng lâu càng tốt và không quá tốn chi phí để sản xuất có thể thúc đẩy việc sử dụng chúng trong các thiết bị quy mô lớn. "So với các phương pháp hiện có, chiến lược kỹ thuật sáng tạo của chúng tôi cho vật liệu anode hiệu suất cao và lâu dài mới rất đơn giản và hiệu quả. Đây là một quy trình dựa trên nước và do đó thân thiện với môi trường và sẵn sàng để áp dụng cho cấp độ công nghiệp", nghiên cứu tác giả kết luận

từ: Tin tức khoa học