Tin tứcPin kim loại lithium hiện được xem là nền tảng của các hệ thống năng lượng trong tương lai nhờ khả năng lưu trữ năng lượng cao. Tuy nhiên, các chất điện phân lỏng hiện nay trong pin lại tiềm ẩn nhiều rủi ro như rò rỉ, cháy nổ, và sự hình thành các cấu trúc dạng kim hoặc nhánh bên trong tế bào lithium trong quá trình sạc, làm giảm độ an toàn và hiệu suất của pin.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy, một loại chất điện phân mới gọi là dung môi gel eutectic sâu (DEGE) có thể khắc phục những vấn đề này nhờ khả năng dẫn điện cao và tính ổn định nhiệt tự nhiên.
Các nhân viên đang sản xuất các sản phẩm pin lithium trên dây chuyền sản xuất tại một xưởng ở Nam Thông, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc. - Ảnh: Getty Images.
Trong nghiên cứu mới, được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (JACS), các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại chất điện phân mới dựa trên hợp chất fluorinated amides. amid fluoro hóa
Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng, chất điện phân này sử dụng hợp chất 2,2,2-trifluoro-N-methylacetamide cho phép tạo ra một hệ thống pin nhỏ gọn, đồng thời có khả năng ngăn chặn hiệu quả sự phát triển của các nhánh lithium dạng kim.
Kết quả cho thấy, các tế bào pin sử dụng hệ thống điện phân này có thể vận hành ổn định hơn 9.000 giờ, trong đó một số thiết kế vẫn duy trì được công suất điện hơn 80% ngay cả sau 2.500 chu kỳ sạc.
Các thử nghiệm cũng cho thấy, ngay cả ở nhiệt độ cao khoảng 80°C, một phiên bản của hệ thống chất điện phân mới vẫn duy trì được sự ổn định trong 300 chu kỳ sạc.
Nhìn chung, kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình flo hóa cùng hệ thống gel điện phân trong pin lithium có thể giúp khắc phục những hạn chế tồn tại lâu nay của loại pin này.
Tiến sĩ Tianfei Liu, đồng tác giả nghiên cứu từ Đại học Nam Khai, cho biết, nghiên cứu này đã chứng minh rằng việc thiết kế phân tử một cách chính xác có thể đồng thời giải quyết nhiều thách thức trong quá trình phát triển pin kim loại lithium.
Theo ông Liu, bằng cách đưa các nhóm flo hóa vào cấu trúc DEGE, nghiên cứu không chỉ tăng cường độ ổn định của bề mặt tiếp xúc mà còn cải thiện đáng kể độ bền chu kỳ và khả năng an toàn nhiệt của pin.
Kết quả này mở ra hướng phát triển tiềm năng cho việc ứng dụng pin lithium trong thực tế, bao gồm xe điện và hệ thống lưu trữ điện quy mô lớn.
Tiến sĩ Kai Zhang, đồng tác giả nghiên cứu, nhận định, chiến lược này kết nối giữa nền tảng hóa học cơ bản và yêu cầu hiệu suất trong thực tế, tạo nên nền tảng cho thế hệ thiết kế chất điện phân hiệu suất cao tiếp theo.
