Bọt niken cải thiện hiệu suất của pin lithium-lưu huỳnh

FT.com cho biết các nhà nghiên cứu tại Đại học Sán Đầu và Viện Công nghệ Bắc Kinh đã phát triển một loại bọt gốc niken mới được thiết kế để giảm thiểu hiệu ứng con thoi, giãn nở thể tích và các vấn đề khác gây khó khăn cho pin lithium-lưu huỳnh. Lv Fushen, tác giả chính của nghiên cứu đề xuất giải pháp, cho biết trong một tuyên bố truyền thông: “Sự phát triển bùng nổ của xe điện đòi hỏi các công nghệ lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo với mật độ năng lượng cao, chi phí thấp và tuổi thọ cao”. "Pin lithium-lưu huỳnh được coi là hệ thống lưu trữ năng lượng đầy hứa hẹn do mật độ năng lượng cực cao và dung lượng lý thuyết lớn. Tuy nhiên, chúng bị hạn chế bởi tính dẫn điện tử kém của lưu huỳnh, thay đổi thể tích cực âm và hiệu ứng con thoi.Lu giải thích rằng chuyển đổi polysulphide trong quá trình sạc và xả là một quá trình chuyển đổi nhiều pha phức tạp.Lithium polysulfide (LiPS) hòa tan khuếch tán qua thiết bị phân tách xốp đến điện cực âm và phản ứng với kim loại lithium để tạo thành lithium không hòa tan, gây ra "hiệu ứng con thoi" làm suy giảm khả năng phóng điện và chu kỳ Đây là một trong những khiếm khuyết chính cản trở nghiêm trọng việc thương mại hóa pin lithium-lưu huỳnh trên quy mô lớn.
Lu cho biết: “Hiện nay, những trở ngại của pin lithium chủ yếu được khắc phục nhờ thiết kế điện cực và chất điện phân”. Để mở rộng khả năng hấp thụ của lithium polysulfide và tăng cường tạo ra lưu huỳnh hoạt tính trong quá trình sạc và xả, các điện cực thường bao gồm các lớp xen kẽ xốp có hoạt tính xúc tác cao. Theo Lu, một số hạt nano oxit kim loại hoặc các giống lai vô cơ-hữu cơ đã được sử dụng để cố định lithium polysulphide và tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thu và chuyển đổi của chúng. Tuy nhiên, những vật liệu này thể hiện động học oxy hóa khử chậm trong pin lithium có hàm lượng lưu huỳnh cao khi chúng tích tụ trong lớp xen kẽ. Theo ông, sự kết hợp giữa vật liệu carbon với vật liệu chức năng vô cơ dường như là một chiến lược khả thi để thu được cực âm hiệu quả. Tuy nhiên, sự kết hợp xúc tác thường được bao phủ bởi một lớp trung gian, làm giảm quá trình chuyển đổi polysulfide, dẫn đến không đạt được sự phối hợp giữa hai chức năng. "Trong những năm gần đây, cực âm của pin lithium-lưu huỳnh có đặc tính hấp thụ hóa học polysulfide tuyệt vời và hiệu suất xúc tác cao đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Việc tìm ra một chiến lược khả thi để tích hợp nhiều chức năng tương ứng nhằm tăng tốc độ chuyển đổi polysulfide vẫn là một vấn đề cấp bách."
Nhà nghiên cứu bọt niken cho biết đề xuất của ông bao gồm sự phát triển của 3D HsGDY hoặc Graphyne thay thế hydro, một đồng vị cacbon mới có cấu trúc phẳng và các đặc tính độc đáo, được xếp lớp trên bọt niken bằng phản ứng ghép chéo bằng laser để neo MoS2/Ni3S2 và tăng cường độ dẫn điện. của vật liệu chứa lưu huỳnh. Ông cho biết: "Khung 3D HsGDY có thể hấp thụ nhanh chóng lithium polysulfide, trong khi Ni3S2/MoS2 hoạt động như một trung tâm phản ứng với khả năng chống truyền điện tích thấp." Lu kết luận rằng các điện cực làm từ niken{11}d hsgdy của ông thể hiện hiệu suất cao trong pin lithium-lưu huỳnh với dung lượng riêng lớn và độ ổn định lâu dài ở mật độ dòng điện cao. Do đó, pha tạp HsGDY ở cực âm có thể thúc đẩy sự hấp thu và chuyển đổi lithium polysulfide trong chất điện phân, mang lại ý tưởng mới để thu được pin lithium-lưu huỳnh mật độ năng lượng cao. Lew cho biết: “Pin lithium-ion đã được thương mại hóa trong nhiều thập kỷ. Mật độ năng lượng của chúng đã tăng nhẹ trong vài năm qua, mặc dù đã tốn rất nhiều nỗ lực nghiên cứu”. "Nghiên cứu về pin chứa hsgdyli - s vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và cần rất nhiều nghiên cứu để đạt được những ứng dụng thực tế."
[Nguồn - CKNews.com]