ÚC – Lithium sắt phosphate là một trong những vật liệu quan trọng cho pin xe điện, trong hệ thống lưu trữ năng lượng cố định và các công cụ dụng cụ. Nó có tuổi thọ cao, giá thành tương đối thấp và không có xu hướng tự bốc cháy. Mật độ năng lượng của chúng thì đang có những tiến bộ. Tuy nhiên, các chuyên gia vẫn còn bối rối về lý do tại sao pin lithium sắt phosphate lại làm giảm khả năng lưu trữ điện lý thuyết của chúng tới 25% trong thực tế. Để sử dụng dung lượng tiềm ẩn này, điều quan trọng là cần biết chính xác vị trí và cách các ion lithium được lưu trữ và giải phóng khỏi vật liệu pin trong các chu kỳ sạc và xả. Các nhà nghiên cứu tại đại học Công nghệ Graz (TU Graz – Graz University of Technology) đã thực hiện một bước tiến theo hướng này. Sử dụng kính hiển vi điện tử, họ có thể theo dõi một cách có hệ thống các ion lithium khi chúng di chuyển qua vật liệu pin, lập bản đồ sắp xếp ion trong mạng tinh thể của catot (1) sắt phosphate với độ phân giải chưa từng có và định lượng chính xác sự phân bố của chúng trong tinh thể. (1) Catot: là một điện cực vật lý mà từ đó dòng điện rời khỏi một thiết bị điện phân cực.
Yếu tố chính để tăng thêm dung lượng pin Ông Daniel Knez từ viện Kính hiển vi điện tử và Phân tích nano tại đại học TU Graz cho biết: “Các cuộc nghiên cứu của chúng tôi đã chỉ ra rằng ngay cả khi các tế bào pin thử nghiệm được sạc đầy, các ion lithium vẫn ở trong mạng tinh thể của catot thay vì di chuyển đến anot. Những ion bất động này mang dung lượng tiềm ẩn”. Các ion lithium bất động được phân bố không đều trong catot. Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc xác định chính xác các khu vực có mật độ cao các ion lithium và tách chúng ra khỏi nhau xuống còn vài nanomet. Sự biến dạng đã được xác định trong mạng tinh thể của catot ở các vùng chuyển tiếp. Ông Ilie Hanzu từ viện Hóa học và Công nghệ Vật liệu (Institute of Chemistry and Technology of Materials), người tham gia chặt chẽ vào nghiên cứu này, cho biết: “Những chi tiết này cung cấp thông tin quan trọng về các hiệu ứng vật lý cho đến nay đã chống lại hiệu quả của pin và chúng ta có thể tính đến những hiệu ứng này trong quá trình phát triển vật liệu tiếp theo”.
Ông Daniel Knez cầm một mẫu vật liệu pin bằng nhíp. Phía sau (từ trái sang) là ông Werner Grogger, ông Nikola Šimić, bà Anna Jodlbauer và ông Gerald Kothleitner
Phương pháp này cũng có thể ứng dụng cho các vật liệu pin khác Trong các nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã chuẩn bị các mẫu vật liệu từ điện cực của pin đã sạc và đã xả, phân tích chúng dưới kính hiển vi ASTEM có độ phân giải nguyên tử tại đại học TU Graz. Họ đã kết hợp quang phổ mất năng lượng electron với các phép đo nhiễu xạ electron và hình ảnh cấp độ nguyên tử. Ông Nikola Šimić từ viện Kính hiển vi điện tử và Phân tích nano (Institute of Electron Microscopy and Nanoanalysis), là tác giả đầu tiên của bài báo về kết quả mà nhóm nghiên cứu đã công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials, cho biết: “Bằng cách kết hợp các phương pháp kiểm tra khác nhau, chúng tôi có thể xác định vị trí của lithium trong các tinh thể và cách nó di chuyển đến đó. Các phương pháp chúng tôi đã phát triển và thông tin mà chúng tôi thu được về sự khuếch tán ion có thể ứng dụng được cho các vật liệu pin khác, chỉ với một số điều chỉnh nhỏ để mô tả chúng chính xác hơn và phát triển chúng”.
Để xem các tin bài khác về “Pin”, hãy nhấn vào đây.
Chữ ký BBT
Nguồn: Electronics Online
