Theo một nghiên cứu mới của các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, một trong những khía cạnh của pin lithium-ion chưa được hiểu rõ hiện đã được làm sáng tỏ bằng một phương pháp nghiên cứu mới, mở ra cánh cửa cho những cải tiến lớn về hiệu suất của pin.
Nhà khoa học làm việc trên máy quang phổ khối lượng MALDI. Ảnh: Thor Swift / Berkeley LabNghiên cứu của họ, được công bố gần đây trên tạp chí Joule, đã sử dụng một kỹ thuật do các nhà khoa học về pin của Phòng thí nghiệm Berkeley ở Khu vực Công nghệ Năng lượng phát triển để minh họa cấu trúc của các phân tử hữu cơ lớn được tạo ra trong quá trình hoạt động của pin. Các phân tử này được biết là nằm trong một phần của pin được gọi là lớp điện ly rắn giao pha (SEI), lớp này chưa được hiểu rõ nhưng có tác động quan trọng đến hiệu suất của pin.
Tác giả chính Chen Fang, một nhà nghiên cứu hậu tiến sĩ tại Berkeley Lab, cho biết: “Các phát hiện cho thấy một khía cạnh mới của thành phần hóa học bên trong pin lithium-ion, tạo ra hướng mới cho việc thiết kế hợp lý hệ thống điện phân của pin."
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật độc đáo của "sắc ký trên điện cực" cùng với phương pháp ion hóa mẫu hấp thụ dựa trên sự hỗ trợ của các chất nền và năng lượng laser (MALDI) tại Nhà máy phân tử của Berkeley Lab để phân tách và minh họa cấu trúc của các phân tử hữu cơ lớn được tạo ra trong quá trình hoạt động của pin. Sắc ký trên điện cực cho phép tách các phân tử hữu cơ trên bề mặt điện cực. MALDI thường được sử dụng để mô tả các phân tử sinh học như protein và peptit.
Với cách tiếp cận này, được sử dụng thành công lần đầu tiên trong nghiên cứu pin, rất có khả năng áp dụng trong thực tiễn vì nó sử dụng thiết bị đo lường có sẵn trên thị trường. Điều này sẽ cho phép các nhà khoa học xác định chính xác, nhanh chóng và thuận tiện các phân tử trong pin, bao gồm cả cấu trúc và phân bố trọng lượng của chúng.
Nhà khoa học pin Gao Liu, tác giả của nghiên cứu cho biết, việc thiết kế một hệ thống điện phân tốt hơn sẽ sản xuất ra pin thế hệ tiếp theo. Ông nói: “Hệ thống điện phân hiện tại hoạt động rất tốt ở nhiệt độ môi trường và với các nhà máy hóa học pin hiện có. Tuy nhiên, các chất điện phân hiện tại không hoạt động tốt với các loại pin có mật độ năng lượng cao, pin điện áp cao hoặc pin hoạt động trong điều kiện cực lạnh và sạc cực nhanh."
Link: https://techxplore.com/news/2021-01-technique-understood-lithium-batteries.html
Trần Hà (Theo Tech Xplore)
