Nhóm của Giáo sư Liu Zhaoping tại Viện Công nghệ và Kỹ thuật Vật liệu Ninh Ba (NIMTE) thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS) đã nghiên cứu thành công kỹ thuật điện phân mới ứng dụng cho pin kim loại lithium (Li), có mật độ năng lượng lên tới 430 Wh/kg và có tuổi thọ tương đối cao.
Quá trình nghiên cứu pin lithium có mật độ năng lượng cao gặp khó khăn, khi có sự không ổn định của mặt phân cách giữa cực dương hoặc cực âm với chất điện phân dưới điện áp cao sẽ hạn chế sự thúc đẩy mật độ năng lượng.
Chất điện phân là thành phần dùng chung duy nhất cho cả cực âm và cực dương, nên các kỹ thuật điện phân là lựa chọn phổ biến, đơn giản để cân bằng bề mặt điện cực hoặc chất điện phân trên cả cực âm và cực dương.
Các nhà nghiên cứu tại NIMTE đã chọn fluoroether làm dung môi rút điện tử và thêm nó vào chất điện phân gốc cacbonat (1,0 M LiPF6 trong EC/DMC với 2% trọng lượng LiPO2F2) để làm suy yếu tương tác Li + -carbonyl được liên kết, do đó làm nhiễu cân bằng Li + – (EC) 4 vỏ bọc solvat hóa.
Kết quả, LiPO2F2 kết tinh lại từ chất điện phân, giữ nguyên trạng thái rắn, đã thực hiện bảo vệ bề mặt đồng thời trên cả cực dương và cực âm.
Theo phân tích quang phổ quang điện tử tia X, chất rắn kết tinh lại LiPO2F2 bị phân hủy thành Li3PO4 và LiF, xây dựng lại các bề mặt điện cực hoặc chất điện phân và ức chế các phản ứng phụ không mong muốn, như quá trình oxy hóa dung môi cacbonat.
Nhờ kỹ thuật điện phân này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công một tế bào dạng túi 3,62-Ah của ôxít phân lớp giàu Li/Li với tỷ lệ N/P là 2,0 và tỷ lệ phun chất điện phân là 2,49 g/Ah, thể hiện mức cực cao mật độ năng lượng 430 Wh/kg (dựa trên toàn bộ tế bào) và chu kỳ chạy ổn định trong 50 chu kỳ.
Nghiên cứu này có thể mở đường cho các thiết kế và sử dụng các chất phụ gia rắn cho pin kim loại Li năng lượng cao.
Nghiên cứu được công bố trên ACS Energy Letters.
Diệu Huyền (CESTI) – Theo Techxplore.com