Liên kết website
Thống kê truy cập
Đang trực tuyến : 4920
Tổng truy cập : 57,998

Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Pin sạc sử dụng cho xe điện được gia công bằng chất điện phân có hàm lượng flo cao (23/07/2018)

Hiệu suất của pin sạc sử dụng cho xe điện được đánh giá dựa vào số km xe di chuyển được trong một lần sạc. Hiện nay, pin Lithium-ion đã đạt đến giới hạn an toàn về mật độ năng lượng lưu trữ trong một diện tích cụ thể. Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Maryland (UMD), Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội Hoa Kỳ (ARL) và Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne (ANL) đã tìm ra một phương pháp giúp cải thiện dung lượng của pin sạc bằng cách sử dụng các điện cực mạnh và sau đó gia công các vật liệu điện cực này với chất điện phân có nồng độ flo cao. Bài báo về nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Nanotechnology.

 

Ảnh minh họa (Đại học Maryland).

 

Các nhà khoa học Xiulin Fan và Long Chen tại Trường Kỹ thuật A. James Clark của UMD - tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã tạo ra một chất điện phân có chứa hợp chất flo có khả năng kích hoạt cực dương là kim loại lithium với tính ổn định không cao, đồng thời, chứng minh rằng khả năng kéo dài tuổi thọ pin với chu kỳ nạp một nghìn lần với công suất cao". 

 

Nhờ đó, pin mới có thể sạc và xả nhiều lần mà không làm mất khả năng cung cấp nguồn năng lượng ổn định và hiệu quả cao. Ngay cả sau khi thực hiện chu kỳ sạc một nghìn lần, chất điện phân có nồng độ flo cao là yếu tố đảm bảo 93% dung lượng pin, đây là ưu điểm mà nhóm tác giả nghiên cứu đánh giá là "chưa từng thấy". Điều này cũng có nghĩa rằng một chiếc xe chạy bằng công nghệ này có thể thực hiện nhiều lượt di chuyển trong nhiều năm.

 

Jang Wook Choi, giáo sư chuyên ngành kỹ thuật hóa học và sinh học tại trường Đại học Quốc gia Seoul ở Hàn Quốc cho biết: "Vòng đời mà pin được gia công bằng các vật liệu điện cực và cửa sổ điện áp hoạt động đạt được được đánh giá là "chưa từng có”. Công trình nghiên cứu là bước tiến bộ lớn trong lĩnh vực sản xuất pin sạc nhằm mục đích tăng mật độ lưu trữ năng lượng, mặc dù vẫn cần điều chỉnh thêm một số chi tiết nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn khác nhau cho quá trình thương mại hóa sản phẩm”. 

 

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm loại pin có hình dáng của một chiếc đồng xu giống pin đồng hồ cho biết họ hiện đang làm việc với các đối tác công nghiệp về việc sử dụng các chất điện phân để sản xuất pin có điện áp cao.

 

Vật liệu cực dương kim loại và nickel và cực âm điện áp cao được gọi là những vật liệu linh hoạt vì chúng thường phản ứng mạnh mẽ với các loại vật liệu khác, có nghĩa là chúng có thể chứa nhiều năng lượng nhưng đồng thời, có xu hướng "lấn át" các yếu tố mà họ đang kết hợp, và đó là lý do khiến tính hữu dụng của vật liệu bị hạn chế.

 

Chunsheng Wang, giáo sư Khoa Hóa học và Hoá sinh của trường Clark, đã hợp tác với Kang Xu tại ARL và Khalil Amine tại ANL để thực hiện nghiên cứu về các vật liệu điện phân mới này cho pin. Vì mỗi nguyên tố hóa học trên bảng tuần hoàn có sự phân bố electron khác nhau nên Wang nghiên cứu cách thức phản ứng hoán vị cấu trúc hóa học để nó có thể trở thành lợi thế hay bất lợi trong hoạt động của pin. Bên cạnh đó, ông và Xu cũng đưa ra thông báo về nỗ lực thực hiện dự án hợp tác giữa ngành công nghiệp - chính phủ - đại học có tên gọi là Trung tâm Nghiên cứu Pin cực hạn nhằm liên kết các công ty có nhu cầu sử dụng pin cho những mục đích đặc biệt với các nhà khoa học phát minh ra chúng.

 

Mục tiêu của nghiên cứu là vượt qua giới hạn về dung lượng mà pin lithium-ion hiện đang trải nghiệm. Chúng tôi xác định rằng flo là thành phần quan trọng để đảm bảo các hóa chất tích cực này mang lại tuổi thọ lâu dài cho pin. Một ưu điểm khác của flo là nó khiến cho các chất điện phân dễ cháy trở nên hoàn toàn không thể bắt lửa”, Wang nhấn mạnh.

 

Nhóm đã thực hiện một đoạn phim và quan sát được hình ảnh một số loại pin bắt lửa trong một vài khoảnh khắc, tuy nhiên, pin flo không gặp vấn đề gì.

 

Mặc dù nhiều nghiên cứu về hiện tượng flo hóa được thực hiện trước đây dẫn đến nhiều kết khác nhau, nhưng có một thực tế không thể phủ nhận, đó là: số lượng lớn các loại hóa chất có chứa flo trong các kỳ giao pha chính là chìa khóa đảm bảo vật liệu hoạt động hiệu quả.

 

Nhà nghiên cứu Xu, trưởng nhóm nghiên cứu tại ARL cho biết: "Những bằng chứng bạn tìm thấy có thể khẳng định hay phủ định thực tế flo là thành phần hóa học hoạt động hiệu quả trong các kỳ giao pha. Chúng tôi nhận thấy rằng trong hầu hết các trường hợp, không chỉ là thành phần hóa học trong các interphase mà cách thức sắp xếp và phân bố nguyên tố này cũng đóng vai trò hết sức quan trọng".

 

Nguồn: P.K.L (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 19/7/2018