(News.oto-hui.com) – Hiện nay, các nhà sản xuất xe hơi đang tích cực phát triển xe điện. Trong đó điều mà người ta chú ý nhiều nhất đó là phạm vi hoạt động của điện cũng như thời gian tiếp năng lượng cho xe. Các nhà khoa học vừa phát hiện ra rằng vật liệu composite phốt pho đen (Black phosphorus composite) dùng để làm điện cực có khả năng lưu trữ lithium-ion cao hơn so với các tùy chọn hiện tại.
Từ lúc xe điện vừa bắt đầu được sản xuất hàng loạt cho đến nay thì mối quan tâm của người tiêu dùng đối với nó chỉ có 2 thứ: Một là phạm vi hoạt động của xe điện, hai là thời gian sạc đầy lại pin.
Vật liệu composite phốt pho đen dành cho pin xe điện: Black Phosphorus Composite
Nếu chúng ta trông chờ vào một loại pin lithium-ion có dung lượng cao, thời lượng sạc đầy lại nhanh thì có thể sẽ khả thi trong tương lai. Nhưng hiện tại nó vẫn còn rất nhiều ẩn số. Mới đây, những nhà khoa học đến từ trường Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) vừa mới nghiên cứu ra một hỗn hợp làm từ phốt pho đen và than chì dành cho cực dương (anode). Và loại vật liệu này được dùng để làm điện cực cho pin xe điện.
Theo như kết quả nghiên cứu loại vật liệu mới này trên Science, composite phốt pho đen dùng làm điện cực có thể cho phép sạc nhanh và không làm hao hụt công suất cũng như độ ổn định chu kỳ.
Hengxing Ji – Giáo sư tại USTC cho biết thêm: “Sự kết hợp giữa năng lượng cao, tỷ lệ cao và vòng đời dài là một “báu vật” hiếm có của việc nghiên cứu pin, được xác định bởi một trong những thành phần quan trọng của pin: vật liệu điện cực”.
Bên cạnh đó, việc tìm kiếm một loại vật liệu mới cho điện cực còn có thể thay đổi về số liệu hiệu suất từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và đáp ứng các yêu cầu của kỹ thuật sản xuất công nghiệp.
Quá trình chuyển hóa năng lượng bên trong xe điện là các phản ứng điện hóa trong các điện cực. Chính vì thế, vấn đề quan trọng nhất là truyền lithium-ion hiệu dụng và hiệu quả, nhất là quá trình truyền năng lượng từ pin đến thiết bị qua cực dương.
Sỡ dĩ các nhà khoa học lựa chọn vật liệu than chì để kết hợp với phốt pho đen là vì giữa chúng có các liên kết hoa học ổn định và ngăn chặn sự thay đổi cạnh liên kết khi có vấn đề. Bên cạnh đó, cực dương (anode) trong hầu hết các loại pin lithium-ion được làm bằng than chì. Trước đây phốt pho đen đã từng được sử dụng để làm điện cực, tuy nhiên chúng hay xuất hiện xu hướng biến dạng dọc theo các cạnh phân lớp của nó, làm cho việc chuyển các ion của lithium-ion không hiệu quả và tạo ra vật liệu chất lượng thấp hơn.
Nếu điện cực được làm từ composite phốt pho đen, nó sẽ giải quyết được vấn đề ức chế sự truyền lithium-ion vào vật liệu điện cực bởi sự phân hủy của các chất điện phân thành những thành phần kém dẫn điện và tích tụ trên bề mặt của điện cực. Việc này giống như một tấm kính cửa sổ bị bụi che kín đến nổi ánh sáng bên ngoài không thể lọt vào trong.
Để khắc phục sự hình thành và tích tụ liên tục của chất xen kẽ chất điện phân rắn kém dẫn điện ion hơn, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một lớp phủ gel polyaniline mỏng lên các vật liệu điện cực, củng cố đường vận chuyển cho các ion lithium.
Thời gian sạc pin với vật liệu composite Phốt pho đen
Theo giáo sư Sen Xin – Giáo sư Viện Hóa học, Học viện Khoa học Trung Quốc. Đối với cực dương (anode) nếu dùng vật liệu composite phốt pho đen có thể hồi lại 80% năng lượng trong vòng 10 phút sạc. Điều này có thể diễn ra 2000 lần trong điều kiện bình thường, có nghĩa là loại pin này có thể sạc đến 2000 lần.
Ngoài ra, loại pin với điện cực được làm từ composite phốt pho đen có công suất lên đến 350kwh trên 1 kg. Như vậy nếu một chiếc xe điện sử dụng loại pin chứa vật liệu này sẽ có phạm vi hoạt động là 600 dặm. Trong với pin lithium-ion thông thường, Tesla Model S chỉ có phạm vi hoạt động là 400 dặm, hơn 200 dặm.
Bài viết liên quan:
- Nhiều công ty khai khoáng chuyển hướng: Khai thác nguyên liệu pin ô tô từ đáy biển
- Pin Li-ion mới của BMW: Năng lượng nhiều hơn 20% và sạc nhanh hơn 30%
- Pin Li-ion mới của BMW: Năng lượng nhiều hơn 20% và sạc nhanh hơn 30%
