Các nhà khoa học vừa trình diễn một thiết kế điện
cực mới có thể giúp ô tô điện đi xa hơn trên mỗi lần sạc. (Ảnh: Depositphotos)Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Viện
Khoa học và Công nghệ Skolkovo và tập trung vào 1 trong 2 điện cực của pin được
gọi là cathode. Trong nhiều loại pin lithium-ion, điện cực này được làm từ các
ôxít kim loại chuyển tiếp nhiều lớp được gọi là NMC rất giàu niken và được tạo
thành từ các hạt hình bát diện.
Điều này có nghĩa là khi 2 trong số các hạt này kết hợp với
nhau, chắc chắn sẽ có những khoảng trống ở ranh giới vì không có hạt nào khớp với
nhau một cách liền mạch. Các nhà khoa học đã có thể thay đổi cấu hình của 2 hạt
NMC phổ biến bằng cách điều chỉnh quy trình tổng hợp, kết hợp cẩn thận với muối
trơ để thúc đẩy sự hình thành các hạt hình cầu thay vì các hạt hình bát diện.
“Vật liệu của chúng tôi là NMC đơn tinh thể với các hạt
hình cầu, kết hợp thứ tốt nhất của cả hai thế giới khi mật độ tối đa đạt được. Không
giống như đa tinh thể, các hạt bột không có cấu trúc bên trong, do đó không có
khoảng trống bị lãng phí tại các ranh giới của hạt. Nhưng trên hết, bạn cũng có
thể đóng gói nhiều tinh thể đơn hình cầu hơn vào cùng một thể tích giới hạn hơn
những tinh thể hình bát diện, vì vậy bạn cũng thu được mật độ lớn hơn”, đồng
tác giả nghiên cứu Aleksandra Savina giải thích.
Theo nhóm nghiên cứu, vật liệu cathode mới này giúp tăng mật
độ năng lượng lên tới 25%. Các nhà khoa học nghi ngờ rằng nhiều năng lượng hơn
nữa có thể được đóng gói vào cùng một thể tích thông qua thử nghiệm sâu hơn với
kích thước hạt, có thể trộn các hạt nhỏ hơn với hạt lớn hơn để tăng thêm mật độ
của cathode. Một tính năng hữu ích khác của thiết kế là các hạt hình cầu giảm thiểu
sự tiếp xúc của bề mặt với chất điện phân của pin, làm chậm sự xuống cấp của cathode.
Điều tra viên chính của nghiên cứu Giáo sư Artem Abakumov
cho biết: “Vật liệu cathode là một nút thắt cổ chai quan trọng liên quan đến
pin xe điện. Cathode trong pin cung cấp năng lượng cho ô tô điện có xu hướng sử
dụng các ôxít kim loại chuyển tiếp nhiều lớp, bao gồm cả những ôxít
giàu niken. Chúng tôi đã cải tiến 2 vật liệu thường dùng thuộc loại này, đạt được
mức tăng mật độ năng lượng 10% -25%. Điều này làm cho cathode sẽ nhỏ hơn, pin
nhỏ gọn hơn và do đó khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn trên cùng một khối lượng.
Như một phần thưởng bổ sung, vật liệu xuống cấp chậm hơn”.
LH (New Atlas)