Pin lithium hoàn toàn ở trạng thái rắn đã trở thành một sự bùng nổ mới trong lĩnh vực khoa học vật liệu và kỹ thuật

Pin lithium hoàn toàn rắn đã trở thành một sự bùng nổ mới trong khoa học vật liệu và kỹ thuật, bởi vì pin lithium-ion truyền thống không còn đáp ứng được các tiêu chuẩn của công nghệ tiên tiến,chẳng hạn như xe điện️xe điện cần phải đáp ứng các điều kiện như mật độ năng lượng cao, sạc nhanh và tuổi thọ chu kỳ dài.Pin trạng thái rắn sử dụng chất điện phân rắn thay vì chất điện phân lỏng trong pin truyền thống, không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn trên, mà còn tương đối an toàn và thuận tiện hơn.

Tuy nhiên, các chất điện giải rắn cũng có những vấn đề khó vượt qua.và nguồn gốc không rõ ràngNgoài ra, khi bề mặt điện cực tiếp xúc với không khí, kháng cự tăng lên và dung lượng pin và hiệu suất giảm xuống.Không ai có thể giảm nó xuống còn 10Ωcm2️đến giá trị kháng khi không tiếp xúc với không khí.

Bây giờ, trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí ACS Applied Materials and Interface, một nhóm nghiên cứu do giáo sư Taro Hitosugi từ Đại học Công nghệ Tokyo, Nhật Bản, và Shigeru Kobayashi,một sinh viên tiến sĩ tại Đại học Công nghệ Tokyo, cuối cùng đã giải quyết vấn đề.

Đầu tiên, nhóm đã chuẩn bị một pin màng mỏng bao gồm một anode lithium, một cathode axit lithium cobalt, và 3PO4 của một chất điện giải rắn. Nhóm tiếp xúc các bề mặt axit lithium cobalt với không khí,nitơ, oxy, carbon dioxide, hydro và hơi nước trong 30 phút trước khi hoàn thành sản xuất pin.

Thật ngạc nhiên, họ thấy rằng pin tiếp xúc với hầu hết khí không làm giảm hiệu suất pin so với pin không tiếp xúc.Chỉ hơi nước làm tăng giá trị kháng pin mạnh mẽ, cao hơn 10 lần so với giá trị kháng cự không tiếp xúc.

Nhóm sau đó tiến hành một quá trình được gọi là " Annealing (Annealing), trong đó các mẫu pin đã được điều trị nhiệt trong một giờ ở 150 ° C.°C. Đáng ngạc nhiên, quá trình này đã làm giảm kháng cự xuống còn 10.3Ωcm2, tương đương với sức đề kháng pin không phơi sáng.

Bằng cách thực hiện mô phỏng và đo lường số, nhóm sau đó phát hiện ra rằng sự giảm này là do sự loại bỏ tự phát của proton từ cấu trúc LiO 2 trong quá trình nung nóng.Các nhà khoa học nói: " Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng các proton trong cấu trúc axit lithium-cobalt đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm kháng cự.Chúng tôi hy vọng rằng việc làm sáng tỏ các quá trình vi mô này sẽ giúp mở rộng tiềm năng ứng dụng của pin trạng thái rắn.