Sự thay đổi của cấu trúc vật liệu trong quá trình sạc pin Lithium

0
424

Hình: Quá trình di chuyển nguyên tử Cobalt. Reproduced with permission from Chem. Mater., 2014, 26 (9), pp 2770–2773. Copyright American Chemical Society 2014.

By Trương Quang Đức, Tohoku University, Japan.

Nghiên cứu vật liệu dùng cho pin Lithium thu hút sự chú ý rất nhiều trong giới khoa học năng lượng vì nhu cầu sử dụng cấp thiết trong ô tô điện và trong các trạm tích điện cho năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Các nhà khoa học dự tính, vật liệu cung cấp năng lượng 1000 Wh/kg (gấp đôi khả năng hiện có) là đủ để vận hàng một ô tô trong 300 dặm với 1 lần sạc. Bên cạnh yếu tố mật độ năng lượng cao, độ bền và sự ổn định của vật liệu trong quá trình sạc xả cũng là 1 yếu tố rất quan trong để duy trì khả năng cung cấp năng lượng cao trong khoảng thời gian dài (5000 lần sạc xả)

Vật liệu điện cực với cấu trúc Olivine là 1 trong những vật liệu tiềm năng đang được nghiên cứu rộng rãi. Gần đây, nhóm nghiên cứu tại đại học Tohoku, Nhật bản phát hiện sự thay đổi cấu trúc tinh thể Olivine LiCoPO4 trong quá trình xạc pin chứa vật liệu này. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng trong quá trình các nguyên tử Li khuyếch tán ra khỏi cấu trúc Olivine thì một số nguyên tử Co cũng rời vị trí của nó đến vị trí khuyết do nguyên tử Li để lại. Sự thay đối vị trí nguyên tử được quan sát bằng máy hiển vi điện tử truyền qua với độ phân giải cao ở mức độ nguyên tử. Sự thiết lập vị trí mới của nguyên tử Co kéo theo sự giảm hiệu năng của vật liệu trong quá trình xả.

Nhóm nghiên cứu cũng quan sát trực tiếp hiệu năng của vật liệu trong quá trình sạc xả. Hiệu năng ghi nhận phù hợp với sự thay đổi của cấu trúc vật liệu.
Link tạp chí: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm501452p
Email: [email protected]