Cuộc sống của chúng ta ngày nay bị chi phối bởi các thiết bị điện tử dưới mọi hình thức và hình thức. Ngược lại, thiết bị điện tử lại bị chi phối bởi pin của chúng. Tuy nhiên, pin lithium-ion truyền thống (LIB), được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, đang không còn được ưa chuộng vì các nhà nghiên cứu bắt đầu coi pin lithium kim loại (LMB) là một giải pháp thay thế ưu việt do mật độ năng lượng cao đáng kể của chúng vượt quá giới hạn cho phép. LIB theo thứ tự độ lớn. Sự khác biệt chính nằm ở việc lựa chọn vật liệu làm cực dương: LIB sử dụng than chì, trong khi LMB sử dụng kim loại lithium.
Tuy nhiên, sự lựa chọn như vậy đi kèm với những thách thức riêng của nó. Trong số những vấn đề nổi bật nhất là sự hình thành các cấu trúc hình kim trên bề mặt cực dương lithium trong quá trình đạp xe được gọi là 'dây nhánh' có xu hướng xuyên qua rào cản giữa cực dương và cực âm, gây đoản mạch và do đó gây ra các vấn đề an toàn. “Sự hình thành Li dendrite phụ thuộc rất nhiều vào bản chất bề mặt của cực dương lithium. Do đó, chiến lược quan trọng đối với LMB là xây dựng bề mặt điện phân rắn (SEI) hiệu quả trên bề mặt lithium,” Giáo sư Yong Min Lee từ Viện Khoa học và Kỹ thuật Daegu Kyungbuk giải thích. Công nghệ (DGIST), Hàn Quốc, chuyên thiết kế pin.
Theo đó, các nhà nghiên cứu đã khám phá nhiều chiến lược khác nhau, từ kỹ thuật giao diện 2D đến kiến trúc cực dương lithium 3D. Trong mỗi trường hợp, việc giải quyết một vấn đề chỉ đơn thuần là nhường chỗ cho một vấn đề khác. Tuy nhiên, một cách tiếp cận mới dựa trên điện cực hỗn hợp bột kim loại lithium (LMP) hứa hẹn sẽ rất nổi bật. Sự hấp dẫn của LMP nằm ở hình dạng hình cầu của chúng, dẫn đến diện tích bề mặt cao hơn và khả năng thu nhỏ độ dày dễ dàng, cho phép tạo ra các điện cực rộng hơn và mỏng hơn. Tuy nhiên, các vấn đề với việc sử dụng LMP vẫn tồn tại, chẳng hạn như lỗi hình thái gây ra bởi bản chất vốn có của bề mặt không đồng đều của chúng.
Bây giờ, trong một nghiên cứu mới được xuất bản trên Vật liệu năng lượng tiên tiếnTiến sĩ Lee, cùng với các nhà nghiên cứu từ Hàn Quốc, đã áp dụng một cách tiếp cận mới, trong đó họ đã trồng trước LiNO3 vào chính LMP trong quá trình chế tạo điện cực, cho phép họ chế tạo các điện cực rộng ~ 150 mm và dày 20 μm, cho thấy hiệu suất đồng tổng hợp là 96%.
Việc bổ sung LiNO3 vào LMP đã thực hiện được hai điều: nó tạo ra SEI giàu N đồng nhất trên bề mặt LMP và dẫn đến sự ổn định bền vững của nó trong chu kỳ kéo dài dưới dạng LiNO3 đã được giải phóng đều đặn vào chất điện phân. Trên thực tế, LMB với LiNO3 LMP được trồng trước (LN-LMP) đã thể hiện hiệu suất chu kỳ vượt trội, với khả năng duy trì 87% trong 450 chu kỳ, vượt trội hơn ngay cả các ô có LiNO3-dung dịch điện giải.
Giáo sư Lee rất vui mừng trước những phát hiện này và nói về những phân nhánh thực tế của chúng. “Chúng tôi kỳ vọng rằng trước khi trồng các chất phụ gia ổn định Li vào điện cực LMP sẽ là bước đệm hướng tới việc thương mại hóa pin Li-metal, Li-S và Li-air quy mô lớn với năng lượng cụ thể cao và tuổi thọ chu kỳ dài,” anh ta nói.
Đối với pin, có vẻ như lithium sẽ không sớm lỗi mốt.