Pin kim loại Lithium được cải tiến với chất điện phân mới

Kim loại liti là một trong những ứng cử viên sáng giá nhất để thay thế than chì làm vật liệu cực dương nhờ khả năng lý thuyết cao. Vấn đề là pin sử dụng cực dương kim loại lithium hiện có vòng đời kém.

Tuy nhiên, nhờ chất điện phân lỏng ion anion kép không cháy mới, điều này có thể sớm thay đổi.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) và Viện Helmholtz Ulm - Bộ lưu trữ năng lượng điện hóa (HIU) hiện đã tìm ra giải pháp. Khi bạn báo cáo trên tạp chí Joule, bạn đang sử dụng một tổ hợp vật liệu mới đầy hứa hẹn. Họ sử dụng cực âm phân lớp giàu coban, giàu niken (NCM88). Điều này mang lại mật độ năng lượng cao. Tuy nhiên, với chất điện phân hữu cơ có bán trên thị trường thường được sử dụng (LP30), độ ổn định còn rất nhiều điều mong muốn. Dung lượng lưu trữ giảm khi số chu kỳ sạc tăng lên.

Tại sao lại như vậy, Giáo sư Stefano Passerini, Giám đốc HIU và là người đứng đầu nhóm nghiên cứu điện hóa pin giải thích:“Trong chất điện phân LP30, các vết nứt hạt xảy ra trên catốt. Chất điện phân phản ứng bên trong các vết nứt này và phá hủy cấu trúc. Ngoài ra, một lớp liti dày, giống như rêu hình thành trên cực âm. Do đó, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chất điện phân lỏng ion không bay hơi, không cháy với hai anion (ILE) để thay thế. Tiến sĩ Guk-Tae Kim từ Nhóm nghiên cứu điện hóa pin tại HIU cho biết:“Với sự trợ giúp của ILE, những thay đổi về cấu trúc trong cực âm giàu niken có thể được giảm thiểu đáng kể”.

88 phần trăm dung lượng được giữ lại trong hơn 1.000 chu kỳ sạc

Kết quả:Với cực âm NCM88 và chất điện phân ILE, pin kim loại lithium đạt được mật độ năng lượng là 560 watt giờ trên kilogam (Wh / kg). Ban đầu nó có dung lượng lưu trữ là 214 mAh mỗi gam (mAh / g); 88 phần trăm dung lượng được giữ lại trong hơn 1.000 chu kỳ sạc. Hiệu suất Coulomb, cho biết tỷ lệ giữa công suất rút và cung cấp, trung bình là 99,94 phần trăm.

Vì loại pin được giới thiệu cũng có đặc điểm là mức độ an toàn cao, do đó, các nhà nghiên cứu từ Karlsruhe và Ulm đã thực hiện một bước quan trọng trên con đường hướng tới tính di động không có carbon.

So sánh vòng đời của các chất điện phân khác nhau trong pin kim loại lithium

Ban đầu, tôi không nhận thấy rằng con số mật độ năng lượng 560 Wh / kg được quảng cáo trên thông cáo báo chí chỉ xem xét trọng lượng của vật liệu hoạt động (cực âm và cực dương), vì vậy cảm ơn Andrés đã quan tâm!

Bài báo nghiên cứu làm rõ điều đó.

Năng lượng riêng thu được dựa trên trọng lượng tổng thể của vật liệu hoạt động (cực dương + cực âm) được tính là 564 Wh kg − 1 ở 0,1C và 488 Wh kg − 1 ở 0,5C bằng cách sử dụng điện cực Li mỏng.

Điểm nổi bật

• Mật độ năng lượng 560 Wh / kg (chỉ xem xét vật liệu hoạt động)
• Khả năng duy trì 88% sau 1.000 chu kỳ
• NCM 88 (hàm lượng coban thấp) cathode
• Chất điện phân không cháy an toàn