kiến thức Phụ gia mới giúp pin lithium-ion giữ 95,6% dung lượng sau 1.000 lần sạc

Phụ gia mới giúp pin lithium-ion giữ 95,6% dung lượng sau 1.000 lần sạc



Nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Nhật Bản (JAIST) do Giáo sư Matsumi dẫn đầu, công bố trên tạp chí Energy & Fuels, đã chế tạo thành công hợp chất "pentafluorophenyl thiophene imine" (FPTI). Phụ gia flo hóa này phản ứng ưu tiên trong các chu kỳ sạc đầu tiên để củng cố lớp liên pha chất điện phân rắn (SEI) bảo vệ trên bề mặt cực dương than chì (graphite), ngăn chặn các phản ứng phụ và hạn chế tiêu hao lithium hoạt tính.


Đột phá cho pin Lithium-ion khi sạc 1.000 chu kỳ vẫn chưa chai

Nhờ các thành phần 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 thử nghiệm nồng độ 4 mg/mL FPTI, cell than chì duy trì tới 95,6% dung lượng sau 1.000 chu kỳ sạc, trong khi mẫu đối chứng không có phụ gia chỉ giữ được 62,7% và suy giảm nghiêm trọng sau khoảng 350 chu kỳ.

Khi thử nghiệm trên cell pin hoàn chỉnh kết hợp cực âm NMC811 và cực dương than chì, nhóm nghiên cứu nhận thấy việc đưa trực tiếp FPTI vào chất điện phân toàn phần sẽ làm tăng điện trở cực âm. Để khắc phục, các nhà khoa học chuyển sang giải pháp chỉ dùng FPTI để tiền xử lý riêng cực dương than chì trong giai đoạn chạy thử ban đầu trước khi lắp ráp với chất điện phân tiêu chuẩn.

Cách tiếp cận mục tiêu này giúp cell pin hoàn chỉnh đạt mật độ năng lượng lên tới khoảng 233 Wh/kg (với nồng độ xử lý 4 mg/mL), vượt trội so với mức 130 Wh/kg ở mẫu đối chứng. Dù cần thêm các thử nghiệm trên cell thương mại lớn hơn và điều kiện vận hành rộng hơn, nhưng phát minh đã mở ra giải pháp kiểm soát bề mặt phân tử, từ đó giúp kéo dài tuổi thọ pin lithium-ion hiệu quả hơn trong tương lai.


Đột phá pin mặt trời không độc hại: Giữ 95% công suất sau 1.600 giờ

---

Nguồn: Thanh Niên Công nghệ
Chuyên mục: Kiến thức