Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một giao diện tự thích ứng trong pin lithium toàn rắn, duy trì liên lạc mật thiết giữa anôt lithium kim loại và điện phân rắn mà không cần áp lực từ bên ngoài, một đột phá quyết định vượt qua rào cản lớn hướng tới thương mại hóa.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Sustainability.
Phương pháp truyền thống yêu cầu áp lực liên tục từ thiết bị ngoại vi cồng kềnh, khiến pin trở nên quá to và nặng để sử dụng thực tế.
Các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), Viện Công nghệ và Kỹ thuật Nguyên liệu Ningbo của CAS và Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung đã phát hiện rằng sự tiếp xúc giữa điện cực lithium và điện phân sulfide rắn trong pin lithium toàn rắn không lý tưởng, với nhiều lỗ nhỏ và vết nứt. Những vấn đề này không chỉ làm giảm tuổi thọ pin mà còn có thể gây ra nguy cơ an toàn.
Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu ion iodua vào điện phân sulfide rắn. Trong quá trình hoạt động của pin, các ion iodua di chuyển đến giao diện điện cực dưới tác động của điện trường, tạo thành giao diện giàu iốt.
Giao diện này có thể chủ động thu hút ion lithium, tự động lấp đầy tất cả các khe hở và lỗ như tự chữa lành, do đó duy trì liên kết chặt chẽ giữa điện cực và điện phân.
Pin mẫu được chuẩn bị dựa trên công nghệ này đã chứng minh hiệu suất ổn định và xuất sắc sau hàng trăm chu kỳ sạc-xả dưới điều kiện kiểm tra tiêu chuẩn, vượt xa mức độ của các pin tương tự hiện có.
Công nghệ này có thể cho phép pin tương lai có mật độ năng lượng vượt quá 500 Wh/kg, có thể kéo dài thời gian sử dụng pin của thiết bị điện tử ít nhất gấp đôi, theo Huang Xuejie từ Viện Vật lý, một trong những tác giả chính của bài báo.
Đột phá này sẽ thúc đẩy sự phát triển của pin lithium toàn rắn có mật độ năng lượng cao, được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong robot nhân hình, hàng không điện, xe điện và các lĩnh vực khác, cung cấp giải pháp năng lượng an toàn và hiệu quả hơn, Huang nói.
Nghiên c cứu này về cơ bản đã giải quyết vấn đề nút c cổ chai then chốt từng cản trở thương mại hóa pin thể rắn, đánh dấu bước tiến quyết định hướng tới ứng dụng thực tế, chuyên gia pin thể rắn Wang Chunsheng tại Đại học Maryland cho biết.
Nguồn:
