in ,

Vật liệu điện cực được chế tạo hứa hẹn cho Xe điện

Vật liệu composite phốt pho đen có cấu trúc ổn định hơn và khả năng lưu trữ lithium-ion cao hơn so với các tùy chọn hiện tại.

Hai điều vẫn còn là mối quan tâm của những người điều khiển xe điện: hết pin và thời gian sạc lại pin. Điều đó có thể sớm thay đổi khi một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế làm việc trên một giải pháp pin sẽ giúp giải quyết nỗi sợ hãi lo lắng.

Khi nói đến pin lithium-ion dung lượng cao, sạc nhanh và hoạt động hiệu quả, công nghệ này vẫn chưa hoàn thiện. Nhưng một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) đã phát triển một hỗn hợp làm từ phốt pho đen và than chì trong lõi của nó và được bao phủ bởi polyaniline trương nở điện phân. Họ nói rằng vật liệu điện cực được chế tạo hứa hẹn cho sản xuất công nghiệp.

Trái ngược với những nỗ lực trước đây, vật liệu điện cực được thiết kế mới cho phép tốc độ sạc cao và vật liệu này không làm mất đi công suất và độ ổn định chu kỳ, theo kết quả nghiên cứu được công bố trên Science.

Vật liệu composite phốt pho đen được kết nối bằng liên kết cộng hóa trị carbon-phốt pho có cấu trúc ổn định hơn và khả năng lưu trữ lithium-ion cao hơn.

Hengxing Ji, giáo sư tại USTC cho biết: “Sự kết hợp của năng lượng cao, tỷ lệ cao và vòng đời dài là chén thánh của nghiên cứu pin, được xác định bởi một trong những thành phần quan trọng của pin: vật liệu điện cực”.

Ji và nhóm của ông cho biết mục đích của nghiên cứu là tìm kiếm một vật liệu điện cực “có thể tạo ra sự thay đổi về số liệu hiệu suất từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm” và đáp ứng các yêu cầu của kỹ thuật sản xuất công nghiệp.

Năng lượng đi vào và rời khỏi pin bằng các phản ứng điện hóa trong các điện cực, do đó, việc truyền lithium-ion hiệu dụng và hiệu quả là điều quan trọng hàng đầu — đặc biệt là trong việc truyền năng lượng từ pin đến thiết bị qua cực dương, tác giả đầu tiên Hongchang Jin giải thích.

Các nhà nghiên cứu đã kết hợp phốt pho đen với than chì, vì các liên kết hóa học giữa hai vật liệu này ổn định và ngăn chặn sự thay đổi cạnh có vấn đề. Phốt pho đen đã được xem xét để sử dụng trong các điện cực trước đây nhưng thường bị loại bỏ do xu hướng biến dạng dọc theo các cạnh phân lớp của nó, làm cho việc chuyển các ion lithium-ion sâu không hiệu quả và tạo ra vật liệu chất lượng thấp hơn.

Vật liệu composite phốt pho đen hoạt động tốt hơn trong việc ngăn chặn sự lắng đọng chất điện giải.

Công trình của họ giải quyết một vấn đề khác: Các chất điện phân có thể phân hủy thành các mảnh kém dẫn điện và tích tụ trên bề mặt điện cực, ức chế sự truyền lithium-ion vào vật liệu điện cực — giống như bụi che khuất ánh sáng xuyên qua thủy tinh. Các nhà nghiên cứu giải thích trong trường hợp này, họ phủ một lớp gel polyme mỏng lên vật liệu điện cực và củng cố đường vận chuyển lithium-ion, giúp ngăn chặn vấn đề.

Khả năng sạc xe?

Đồng tác giả đầu tiên Sen Xin, giáo sư Viện Hóa học, Học viện Khoa học Trung Quốc, cho biết vật liệu anode composite đã khôi phục 80% công suất của nó trong vòng chưa đầy 10 phút. Xin lưu ý rằng điều đó có nghĩa là vòng đời hoạt động 2.000 chu kỳ ở nhiệt độ phòng, nói thêm rằng vật liệu được đo ở các điều kiện tương thích với quy trình chế tạo công nghiệp.

Xin cho biết: “Nếu có thể mở rộng quy mô sản xuất, vật liệu này có thể cung cấp một loại cực dương graphite thay thế, được cập nhật và đưa chúng ta đến một loại pin lithium-ion với mật độ năng lượng hơn 350 watt-giờ mỗi kg và khả năng sạc nhanh,” Xin nói. “Việc chiếu thành công các thông số trên lên xe điện sẽ nâng cao đáng kể khả năng cạnh tranh so với xe chạy bằng nhiên liệu.

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng 350 watt-giờ mỗi kilogram mô tả công suất năng lượng của pin-một chiếc xe điện với pin như vậy có thể đi 600 dặm trên một lần sạc. Để so sánh, chúng trỏ tới các thị trường trên Tesla Model S, có thể di chuyển 400 dặm trên một lần sạc.

Điều gì tiếp theo?

Theo các nhà nghiên cứu, kế hoạch này là theo đuổi cả những câu hỏi khoa học cơ bản về quá trình sạc-xả lithium-ion và những câu hỏi liên quan đến ngành về cách mở rộng quy mô sản xuất vật liệu composite trong điều kiện ôn hòa hơn. Ji cho biết: “Chúng tôi sẽ điều tra các vật liệu kỹ thuật có cấu trúc được lựa chọn hợp lý, nhưng có cân nhắc về giá cả và tính thực tế để đạt được hiệu suất hấp dẫn.”

Electronic Design

Bản quyền thuộc về XecoV, đề nghị không sao chép cho mục đích thương mại!
Khi sao chép cho mục đích phi thương mại từ XecoV, đề nghị ghi rõ nguồn: "XecoV.Com". 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