in

Pin thế hệ mới, đẩy nhanh tiến độ thương mại hóa xe điện

Các nhà nghiên cứu ở Hàn Quốc đã phát triển một loại vật liệu cathode công suất cao có thể sạc và xả ổn định trong hàng trăm chu kỳ mà không cần sử dụng coban (Co) đắt tiền. Và cái ngày mà xe điện có thể chạy đường dài với pin Li-ion đang đến rất nhanh.

Giáo sư Byoungwoo Kang và Tiến sĩ Junghwa Lee thuộc Khoa Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật của POSTECH đã phát triển thành công một loại vật liệu cathode mật độ năng lượng cao có thể duy trì ổn định điện tích và phóng điện trong hơn 500 chu kỳ mà không có coban độc hại và đắt tiền. Nhóm nghiên cứu đạt được điều này bằng cách kiểm soát cấu trúc cục bộ thông qua phát triển quy trình tổng hợp đơn giản cho vật liệu phân lớp giàu Li đang thu hút sự chú ý như vật liệu cathode công suất cao thế hệ tiếp theo. Những phát hiện nghiên cứu này đã được công bố trên ACS Energy Letters, một tạp chí trong lĩnh vực năng lượng của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.

Quãng đường đi được và chu kỳ sạc – xả của xe điện phụ thuộc vào các đặc tính độc đáo của vật liệu điện cực trong pin sạc Li-ion. Điện được tạo ra khi các ion lithium chạy qua lại giữa cathode và anode. Trong trường hợp vật liệu phân lớp giàu lithium, số chu kỳ giảm mạnh khi lượng lớn lithium được chiết xuất và đưa vào. Đặc biệt, khi một lượng lớn lithium được chiết xuất và phản ứng oxy xảy ra ở trạng thái tích điện cao, sự sụp đổ cấu trúc xảy ra khiến không thể duy trì đặc tính phóng điện hoặc mật độ năng lượng cao trong chu kỳ dài hạn. Sự xuống cấp này của thuộc tính chu trình đã cản trở việc thương mại hóa.

Nhóm nghiên cứu trước đây đã tiết lộ rằng sự phân bố đồng nhất của các nguyên tử giữa lớp kim loại chuyển tiếp và lớp lithium của vật liệu phân lớp giàu lithium có thể là một yếu tố quan trọng trong việc kích hoạt phản ứng điện hóa và tính chất chu trình trong vật liệu phân lớp giàu lithium. Sau đó, nhóm đã tiến hành một nghiên cứu tiếp theo để kiểm soát các điều kiện tổng hợp nhằm tăng mức độ phân bố của các nguyên tử trong cấu trúc. Sử dụng phản ứng ở trạng thái rắn đã được công bố trước đây, nhóm nghiên cứu đã phát triển một quy trình mới, đơn giản và hiệu quả có thể tạo ra vật liệu catốt có sự phân bố nguyên tử được tối ưu hóa.

Kết quả là, vật liệu phân lớp giàu lithium được tổng hợp có cấu trúc cục bộ được tối ưu hóa về hoạt tính điện hóa và tính chất chu trình, cho phép sử dụng một cách thuận nghịch một lượng lớn lithium. Người ta cũng xác nhận rằng phản ứng oxy hóa khử oxy cũng được điều khiển ổn định và thuận nghịch trong vài trăm chu kỳ.

Trong các điều kiện tối ưu hóa này, vật liệu phân lớp Co-free Li-rich (không Coban, giàu lithium) được tổng hợp hiển thị năng lượng thuận nghịch cao hơn 180% ở 1.100Wh/kg so với vật liệu phân lớp niken cao được thương mại hóa thông thường (ví dụ: LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2) với mật độ năng lượng 600Wh/kg. Đặc biệt, ngay cả khi một lượng lớn lithium được loại bỏ, một cấu trúc ổn định vẫn được duy trì, cho phép khoảng 95% công suất trong 100 chu kỳ. Ngoài ra, bằng cách duy trì 83% trong 500 chu kỳ, một hiệu suất đột phá có thể duy trì năng lượng cao ổn định trong hàng trăm chu kỳ được dự đoán.

“Ý nghĩa của những phát hiện nghiên cứu này là đặc tính chu trình, một trong những vấn đề quan trọng của vật liệu phân lớp giàu lithium dung lượng cao thế hệ tiếp theo, đã được cải thiện đáng kể thông qua những thay đổi quy trình tương đối đơn giản”, Giáo sư Byoungwoo Kang giải thích. “Điều này đáng chú ý là chúng tôi đã tiến một bước gần hơn đến việc thương mại hóa các vật liệu phân lớp giàu lithium thế hệ tiếp theo.”

TechXplore

Bản quyền thuộc về XecoV, đề nghị ghi rõ nguồn:

"EnterKnow & XecoV"

Khi sao chép nội dung. Xin Cảm Ơn!

Bạn nghĩ sao?

1.1k Points
Upvote Downvote
Expert

Được viết bởi Tất Tiến

Years Of MembershipUp/Down VoterContent AuthorEmoji Addict

Bình luận

Leave a Reply