Có thể kéo dài tuổi thọ pin lithium ion bằng cách thêm thành phần hydro không?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

Các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm quốc gia Raunns Rifo Moore (LLNL) phát hiện ra rằng dung lượng pin có thể được cải thiện đáng kể miễn là thành phần hydro được thêm vào điện cực của pin lithium-ion, điều này sẽ kéo dài thời gian hoạt động và tăng tốc hoạt động truyền tải. Pin lithium-ion là loại pin sạc lại được, trong quá trình xả, ion lithium được di chuyển từ pin đến điện cực dương, và ion lithium của điện cực dương được di chuyển trở lại điện cực âm trong quá trình sạc. Pin lithium-ion là loại pin sạc lại được, trong quá trình xả, ion lithium được di chuyển từ pin đến điện cực dương, và ion lithium của điện cực dương được di chuyển trở lại điện cực âm trong quá trình sạc.

Pin lithium ion có một số đặc điểm chính, điện áp và mật độ năng lượng, hiệu suất của các đặc điểm này cuối cùng được xác định bởi sự kết hợp của các ion lithium và vật liệu điện cực. Trong cấu trúc điện cực, những thay đổi tinh tế về mặt hóa học và hình dạng có thể ảnh hưởng đáng kể đến cách các ion lithium liên kết chặt với nhau. Thông qua các thí nghiệm và tính toán, các nhà nghiên cứu phát minh ra rằng trong pin lithium-ion, điện cực bọt graphene xử lý bằng hydro có dung lượng cao hơn và khả năng truyền tải nhanh hơn.

Nhà khoa học vật liệu tại LLNL Morriswang cho biết: "Những phát hiện này cung cấp phân tích chất lượng, giúp thiết kế các điện cực công suất cao dựa trên vật liệu graphene". Ông cũng là một trong những tác giả của bài báo này được công bố trên Tạp chí Khoa học Tự nhiên (NatureScientificReports Journal). Vật liệu gallene trong ứng dụng thương mại của các thành phần lưu trữ năng lượng, bao gồm pin lithium-ion và siêu tụ điện, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sản xuất vật liệu này với chi phí thấp hơn.

Phương pháp tổng hợp hóa học thông thường cuối cùng sẽ để lại một lượng lớn nguyên tử hydro, điều này rất khó xác định tác động của hiệu suất điện hóa của graphene. Các thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Livermore đã phát hiện ra rằng nguyên tố hydro cố tình cải thiện quá trình xử lý nhiệt độ cơ bản của graphene giàu hạt, điều này thực sự có thể cải thiện khả năng tốc độ. Sau khi các khuyết tật của nguyên tố hydro và các khuyết tật trong graphene được loại bỏ, lỗ chân lông nhỏ hơn sẽ mở ra, có thể thúc đẩy các ion lithium dễ dàng thâm nhập hơn, do đó cải thiện tốc độ truyền dẫn.

Có thể cung cấp dung lượng tuần hoàn lớn hơn thông qua ion lithium gắn vào cạnh mới (nhiều khả năng sẽ bám vào nguyên tố hydro). "Việc cải thiện hiệu suất của điện cực là một bước đột phá quan trọng, có thể mở ra nhiều ứng dụng thực tế hơn", nhà nghiên cứu sau tiến sĩ của Phòng thí nghiệm Khoa học Vật liệu Livermore và là tác giả quan trọng của các bài báo nghiên cứu cho biết. Để ứng dụng hydro hóa và các khuyết tật hydro hóa vào tính chất lưu trữ ion lithium của graphene, các nhà nghiên cứu đã áp dụng các điều kiện xử lý nhiệt khác nhau do nguyên tố hydro liên kết tiếp xúc, tập trung vào tính chất điện hóa của nanofoam graphene 3D (GNF).

Được tạo thành từ graphene bị lỗi. Các nhà nghiên cứu sử dụng bọt nano than chì 3D vì nó có nhiều ứng dụng tiềm năng, bao gồm lưu trữ hydro, xúc tác, lọc, cách điện, hấp thụ năng lượng, khử muối điện dung, siêu tụ điện và pin lithium-ion, v.v. Đặc tính của chất kết dính không dính xốp graphene 3D không thể phức tạp hơn vì chất phụ gia phức tạp hơn, do đó có thể được sử dụng như một lựa chọn lý tưởng cho nghiên cứu cơ chế.

"Chúng tôi nhận thấy rằng sau khi xử lý thành phần hydro, điện cực bọt graphite olee có sự tiến triển đáng kể. Với sự kết hợp của thí nghiệm này, chúng ta sẽ theo dõi những tương tác tinh tế và tiến trình giữa các khuyết tật và dung dịch hydro. Đáp lại kết quả của một số thay đổi nhỏ trong hóa học và hình thái của graphene, có thể mang lại những hiệu ứng đáng kể đáng ngạc nhiên về hiệu suất, "Các nhà nghiên cứu LLNL cũng có một tác giả khác của nghiên cứu này" Brandonwood.

Theo nghiên cứu này, phương pháp xử lý thành phần hydro có kiểm soát này cũng có thể được sử dụng trong các vật liệu anot gốc graphene khác để đạt được khả năng truyền ion lithium tối ưu và các ứng dụng lưu trữ có thể tái chế.