Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư KANG Kisuk thuộc Trung tâm Nghiên cứu Hạt nano thuộc Viện Khoa học Cơ bản Hàn Quốc (IBS) dẫn đầu tuyên bố rằng họ đã đạt được bước đột phá lớn trong lĩnh vực chất rắn thế hệ tiếp theo. -nhà nước pin. Họ tin rằng những phát hiện mới này sẽ cho phép sử dụng pin dựa trên chất điện phân rắn gốc clo mới có khả năng dẫn ion tuyệt vời.
Sự phụ thuộc của pin thương mại hiện nay vào chất điện phân lỏng là một vấn đề cấp bách, dẫn đến nguy cơ cháy nổ. Do đó, việc phát triển các chất điện phân rắn không bắt lửa là rất quan trọng để thúc đẩy công nghệ pin thể rắn. Những câu hỏi như vậy ngày càng trở nên cấp bách hơn khi các nước trên thế giới thắt chặt các quy định đối với phương tiện sử dụng động cơ đốt trong và mở rộng việc sử dụng phương tiện chạy bằng điện trong bối cảnh toàn cầu chuyển hướng sang giao thông bền vững.
Để làm cho pin thể rắn trở nên thiết thực cho mục đích sử dụng hàng ngày, điều quan trọng là phải phát triển các vật liệu có độ dẫn ion cao, độ ổn định hóa học và điện hóa mạnh mẽ cũng như tính linh hoạt cơ học. Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã phát triển thành công chất điện phân rắn gốc sunfua và oxit có độ dẫn ion cao nhưng những vật liệu này chưa đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu cơ bản.
Trước đây, các nhà khoa học cũng đã khám phá các chất điện phân rắn gốc clorua, được biết đến với tính dẫn ion vượt trội, tính linh hoạt cơ học và độ ổn định điện áp cao. Những đặc tính này khiến một số người suy đoán rằng pin gốc clo là ứng cử viên sáng giá nhất cho pin thể rắn. Tuy nhiên, những hy vọng này nhanh chóng tan vỡ vì pin clorua được coi là không thực tế vì chúng phụ thuộc rất nhiều vào kim loại đất hiếm đắt tiền làm một trong những nguyên liệu thô của pin.
Để giải quyết những vấn đề này, nhóm nghiên cứu IBS đã nghiên cứu sự phân bố của các ion kim loại trong chất điện phân clo. Họ tin rằng lý do tại sao độ dẫn ion của chất điện phân trichloride quá thấp là do sự thay đổi cách sắp xếp các ion kim loại trong cấu trúc của nó.
Đầu tiên, họ thử nghiệm lý thuyết về lithium yttri clorua, một hợp chất kim loại lithium clorua phổ biến. Khi các ion kim loại đến gần đường đi của các ion lithium, lực tĩnh điện sẽ cản trở chuyển động của chúng. Ngược lại, nếu tỷ lệ ion kim loại quá thấp, đường đi của các ion lithium sẽ trở nên quá hẹp, cản trở sự di chuyển của chúng.
Trên cơ sở những hiểu biết sâu sắc này, nhóm nghiên cứu đã đưa ra các chiến lược thiết kế mới cho chất điện phân để giảm thiểu các yếu tố xung đột này, cuối cùng là phát triển các chất điện phân rắn có độ dẫn ion cao. Họ đã tạo ra loại pin thể rắn lithium kim loại clorua dựa trên zirconium rẻ hơn nhiều so với pin sử dụng kim loại đất hiếm. Đây là minh chứng đầu tiên về tầm quan trọng của việc sắp xếp ion kim loại đối với độ dẫn ion của vật liệu.
Kết quả nghiên cứu mới nhất vừa được công bố trên tạp chí Science.
Nghiên cứu này cho thấy vai trò thường bị bỏ qua của sự phân bố ion kim loại trong độ dẫn ion của chất điện phân rắn gốc clo. Các nhà khoa học hy vọng rằng nghiên cứu mới sẽ mở đường cho sự phát triển các chất điện phân rắn gốc clo khác nhau và thúc đẩy hơn nữa việc thương mại hóa pin thể rắn, dự kiến sẽ cải thiện khả năng chi trả và độ an toàn của việc lưu trữ năng lượng.
KANG Kisuk, tác giả tương ứng của bài nghiên cứu, cho biết: "Chất điện phân rắn gốc clorua mới được phát hiện này dự kiến sẽ vượt qua những hạn chế của chất điện phân rắn gốc sunfua và oxit truyền thống, đưa chúng ta đến gần hơn với việc áp dụng rộng rãi pin thể rắn".
>> "Pin lithium không coban" mở ra kỷ nguyên mới? Mật độ năng lượng tăng 60% và tuổi thọ dài hơn
Sự phụ thuộc của pin thương mại hiện nay vào chất điện phân lỏng là một vấn đề cấp bách, dẫn đến nguy cơ cháy nổ. Do đó, việc phát triển các chất điện phân rắn không bắt lửa là rất quan trọng để thúc đẩy công nghệ pin thể rắn. Những câu hỏi như vậy ngày càng trở nên cấp bách hơn khi các nước trên thế giới thắt chặt các quy định đối với phương tiện sử dụng động cơ đốt trong và mở rộng việc sử dụng phương tiện chạy bằng điện trong bối cảnh toàn cầu chuyển hướng sang giao thông bền vững.
Để làm cho pin thể rắn trở nên thiết thực cho mục đích sử dụng hàng ngày, điều quan trọng là phải phát triển các vật liệu có độ dẫn ion cao, độ ổn định hóa học và điện hóa mạnh mẽ cũng như tính linh hoạt cơ học. Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã phát triển thành công chất điện phân rắn gốc sunfua và oxit có độ dẫn ion cao nhưng những vật liệu này chưa đáp ứng đầy đủ mọi yêu cầu cơ bản.
Trước đây, các nhà khoa học cũng đã khám phá các chất điện phân rắn gốc clorua, được biết đến với tính dẫn ion vượt trội, tính linh hoạt cơ học và độ ổn định điện áp cao. Những đặc tính này khiến một số người suy đoán rằng pin gốc clo là ứng cử viên sáng giá nhất cho pin thể rắn. Tuy nhiên, những hy vọng này nhanh chóng tan vỡ vì pin clorua được coi là không thực tế vì chúng phụ thuộc rất nhiều vào kim loại đất hiếm đắt tiền làm một trong những nguyên liệu thô của pin.
Để giải quyết những vấn đề này, nhóm nghiên cứu IBS đã nghiên cứu sự phân bố của các ion kim loại trong chất điện phân clo. Họ tin rằng lý do tại sao độ dẫn ion của chất điện phân trichloride quá thấp là do sự thay đổi cách sắp xếp các ion kim loại trong cấu trúc của nó.
Đầu tiên, họ thử nghiệm lý thuyết về lithium yttri clorua, một hợp chất kim loại lithium clorua phổ biến. Khi các ion kim loại đến gần đường đi của các ion lithium, lực tĩnh điện sẽ cản trở chuyển động của chúng. Ngược lại, nếu tỷ lệ ion kim loại quá thấp, đường đi của các ion lithium sẽ trở nên quá hẹp, cản trở sự di chuyển của chúng.
Nghiên cứu này cho thấy vai trò thường bị bỏ qua của sự phân bố ion kim loại trong độ dẫn ion của chất điện phân rắn gốc clo. Các nhà khoa học hy vọng rằng nghiên cứu mới sẽ mở đường cho sự phát triển các chất điện phân rắn gốc clo khác nhau và thúc đẩy hơn nữa việc thương mại hóa pin thể rắn, dự kiến sẽ cải thiện khả năng chi trả và độ an toàn của việc lưu trữ năng lượng.
KANG Kisuk, tác giả tương ứng của bài nghiên cứu, cho biết: "Chất điện phân rắn gốc clorua mới được phát hiện này dự kiến sẽ vượt qua những hạn chế của chất điện phân rắn gốc sunfua và oxit truyền thống, đưa chúng ta đến gần hơn với việc áp dụng rộng rãi pin thể rắn".
>> "Pin lithium không coban" mở ra kỷ nguyên mới? Mật độ năng lượng tăng 60% và tuổi thọ dài hơn
