Một nhóm nghiên cứu bao gồm Cui Yi, một nhà khoa học vật liệu nổi tiếng tại Đại học Stanford ở Hoa Kỳ và Zhu Diwen, cựu Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ và người đoạt giải Nobel vật lý, gần đây đã đạt được một bước đột phá lớn trong việc sử dụng thực tế điện cực kim loại lithium.
Nhóm nghiên cứu với nghiên cứu sinh Liang Zheng làm trụ cột lần đầu tiên đưa ra khái niệm về tính ưa lithium và đã điều chế thành công điện cực lithium kim loại tổng hợp bằng cách sử dụng vật liệu chủ chứa carbon được giải quyết bằng quá trình đông khô bề mặt, có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của pin lithium-ion. .
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của thiết bị điện tử cầm tay, xe điện và năng lượng tái tạo, các thiết bị lưu trữ năng lượng cao đã trở thành một trong những điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực năng lượng mới và vật liệu mới. Kim loại liti có dung lượng riêng lý thuyết rất cao và thế điện cực âm lý tưởng. Pin thứ cấp với kim loại lithium làm điện cực âm có ưu điểm là điện áp làm việc cao và mật độ năng lượng cao, khiến lithium kim loại trở thành vật liệu được ưa chuộng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng ngày nay. Tuy nhiên, các chỉ số khác nhau của pin lithium-ion hiện tại như dung lượng, vòng đời, tốc độ sạc, v.v., không thể đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng. Do đó, việc phát triển các vật liệu điện cực mới đã trở thành ưu tiên hàng đầu.
Điện cực lithium kim loại tổng hợp mới được nghiên cứu có những thay đổi về kích thước nhỏ, dung lượng riêng cực cao và hiệu suất chu kỳ và tốc độ tốt trong chu kỳ của hệ thống điện phân cacbonat. Đường cong điện áp của nó cũng tương đối trơn tru, phá vỡ các hạn chế hiện tại đối với kim loại. Các vấn đề quan trọng đối với việc thương mại hóa quy mô lớn pin lithium-ion là phản ứng phụ giữa lithium kim loại và chất điện phân, thay đổi kích thước điện cực trong quá trình đạp xe và sự hình thành các sợi nhánh lithium. Cái trước làm giảm đáng kể hiệu suất coulombic của pin và ảnh hưởng đến hiệu suất điện hóa của nó; hai loại sau sẽ gây nguy hiểm nghiêm trọng về an toàn cho pin lithium-ion kim loại.
Để giải quyết các vấn đề trên, nhóm đã đưa ra một loạt các nghiên cứu. Sau nhiều nỗ lực, họ chuyển sự chú ý sang công nghệ nano. Sau khi tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về khả năng thấm ướt đặc biệt của bề mặt vật liệu, nhóm nghiên cứu lần đầu tiên đề xuất khái niệm về tính ưa liti và sử dụng vật liệu chủ chứa cacbon được giải quyết bằng quá trình quang hóa bề mặt để tạo ra hệ thống vật liệu giao diện liti-philic, tiên phong trong việc biến đổi kim loại Sau khi lithium bị nấu chảy, mao quản được sử dụng để hút vào các khoảng trống của mạng sợi carbon và một điện cực lithium kim loại tổng hợp có chứa khung đỡ đã được chuẩn bị thành công.
Điện cực lithium kim loại tổng hợp bao gồm 10% thể tích sợi carbon và vật liệu lithium kim loại. Mạng sợi carbon có tính dẫn điện tốt, độ bền cơ học cực cao và độ ổn định điện hóa, vì vậy nó là một lựa chọn tuyệt vời làm vật liệu khung chính của lithium kim loại. So với các nghiên cứu liên quan trước đây, Liang Zheng et al. kim loại lithium nóng chảy và đề xuất khái niệm lithium lipophilic dựa trên khả năng thấm ướt của các vật liệu khác nhau, điều này đã cung cấp những ý tưởng mới cho việc nghiên cứu các điện cực kim loại lithium và có rất nhiều nghiên cứu trong các lĩnh vực khác. Sử dụng tham khảo rất cao.
Sau khi kết quả nghiên cứu của nhóm được công bố trực tuyến trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, nó đã nhận được sự chú ý rộng rãi trong ngành. Nhiều phương tiện truyền thông đã theo dõi và đưa tin về nó, đây được coi là một bước đột phá lớn trong lĩnh vực nghiên cứu pin lithium-ion. Hiện kết quả nghiên cứu này đã xin cấp bằng sáng chế của Hoa Kỳ.
Để tìm hiểu thêm về pin Li-ion, vui lòng tham khảo https://www.junleepower.com/