Chất điện phân mới làm tăng hiệu suất sử dụng pin kim loại lithium

Hiện nay, pin kim loại lithium được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện do nó nhẹ hơn pin lithium-ion và có khả năng cung cấp nhiều năng lượng hơn trên mỗi đơn vị trọng lượng và thể tích. Nhưng trong quá trình hoạt động, cực dương kim loại lithium phản ứng với chất điện phân, tạo ra các vi cấu trúc lithium trên bề mặt cực dương, có thể khiến pin bắt lửa và hỏng.

Để giải quyết vấn đề trên, nhóm nghiên cứu hướng đến việc tạo ra chất điện phân mới từ những nguyên liệu sẵn có trên thị trường, như flo, một nguyên tố phổ biến. Các nhà nghiên cứu thấy rằng, việc thêm các nguyên tử flo vào phân tử chất điện phân sẽ làm cho dung dịch ổn định hơn. Nó có khả năng thu hút các điện tử để tạo ra phân tử mới, giúp cực dương kim loại lithium hoạt động tốt trong chất điện phân. Kết quả là một hợp chất mới (gọi là FDMB) được tạo thành và có thể dễ dàng sản xuất hàng loạt.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm chất điện phân mới cho pin kim loại lithium và kết quả rất ấn tượng. Pin đã giữ lại được 90% lượng điện ban đầu sau 420 chu kỳ sạc-xả (pin kim loại lithium thông thường sẽ ngừng hoạt động sau khoảng 30 chu kỳ sạc-xả). Ngoài chu kỳ sạc-xả (tuổi thọ) dài hơn và độ ổn định tốt hơn, chất điện phân FDMB cũng khó cháy hơn nhiều so với chất điện phân thông thường.

Các nhà nghiên cứu cũng đo lường mức độ hiệu quả của các ion lithium được chuyển giữa cực dương và cực âm trong quá trình sạc-xả (hiệu suất coulombic).

"Nếu sạc 1.000 ion lithium, sẽ nhận lại được bao nhiêu ion sau khi xả? Để đạt yếu tố thương mại, hiệu suất coulombic ít nhất phải là 99,9%. Với nghiên cứu của chúng tôi, hiệu suất là 99,52% trong bán phần (half cell) và 99,98% tính toàn phần (full cell), tỉ lệ rất đáng kinh ngạc", Yi Cui - thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết thêm.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy.

Diệu Huyền (CESTI) - Theo Techxplore.com

Xem bài gốc tại đây