Đột phá giúp pin lithium-ion vẫn giữ nguyên 95,6% sau 1000 lần sạc

/in /by

Đột phá giúp pin lithium-ion vẫn giữ nguyên 95,6% sau 1000 lần sạc thông qua một chất phụ gia mới mà nhóm nhà nghiên cứu khoa học và công nghệ Nhật Bản mới vừa phát minh.

Nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản (JAIST) do Giáo sư Matsumi thực hiện, vừa có bài đăng trên tạp chí Energy & Fuels, đã nghiên cứu thành công hợp chất “pentafluorophenyl thiophene imine” (FPTI). Phụ gia flo hóa có khả năng kết nối mạnh dùng để củng cố lớp liên pha chất điện phân rắn (SEI) bảo vệ trên bề mặt cực dương than chì (graphite), ngăn cản các phản ứng phát sinh trong quá trình sạc pin và hạn chế tiêu hao lithium hoạt tính.

Pin Lithium-ion khi sạc 1.000 chu kỳ vẫn chưa có dấu hiệu bị chai

Dựa vào cấu tạo gốc lưu huỳnh, imine cùng flo tạo nên lớp màng giàu lithium fluoride, FPTI giúp hạ điện trở màng SEI từ 7,6 ohm xuống 2,2 ohm và thúc đẩy ion lithium khuếch tán mượt mà. Khi đưa vào thử nghiệm thực tế với nồng độ 4 mg/mL FPTI, cell than chì vẫn còn tới 95,6% dung lượng sau 1.000 chu kỳ sạc, trong khi pin bình thường chỉ còn ở mức 62,7% và suy giảm nghiêm trọng sau khoảng 350 chu kỳ.

Đột phá giúp pin lithium-ion vẫn giữ nguyên 95,6% sau 1000 lần sạc

Đột phá giúp pin lithium-ion vẫn giữ nguyên 95,6% sau 1000 lần sạc

Khi thử nghiệm trên cell pin kết hợp cực âm NMC811 và cực dương than chì, nhóm nhà khoa học Nhật Bản phát hiện việc đưa trực tiếp FPTI vào chất điện phân toàn phần sẽ làm tăng điện trở cực âm. Giải pháp được đưa ra là các nhà khoa học chuyển sang giải pháp chỉ dùng FPTI để tiền xử lý riêng cực dương than chì trước khi lắp ráp với chất điện phân tiêu chuẩn.

Thử nghiệm thành công trên cell pin cho thấy sau khi áp dụng các công nghệ phụ gia  đạt mật độ năng lượng lên tới khoảng 233 Wh/kg (với nồng độ xử lý 4 mg/mL), tăng hơn nhiều lần so với mức 130 Wh/kg ở mẫu đối chứng. Dù việc đưa vào vận hành thương mại cần phải có quy trình kiểm định và thử nghiệm khắc nghiệt hơn, tuy nhiên nghiên cứu thành công lần này đã mở ra giải pháp kiểm soát bề mặt phân tử, từ đó giảm thiểu hao hụt chai pin lithium-ion hiệu quả hơn trong tương lai.

Rate this post