Nhiều công ty ô tô đang chuẩn bị chuyển từ đốt trong (IC) động cơ từ xe điện (EV). Tuy nhiên, do chi phí cao hơn, xe điện không dễ tiếp cận với người tiêu dùng; do đó, một số chính phủ đang trợ cấp cho xe điện để thúc đẩy bán hàng. Để chi phí EV có thể cạnh tranh với các loại xe sử dụng động cơ IC, thì pin của chúng, chiếm khoảng 30% giá thành của chúng, phải tiết kiệm hơn so với các loại xe chạy bằng IC.
Viện Khoa học và Hàn Quốc Công nghệ (KIST) vừa công bố tại Trung tâm Nghiên cứu Lưu trữ Năng lượng đã phát triển một loại vật liệu cực dương mới, hiệu suất cao, tiết kiệm để sử dụng trong pin thứ cấp natri-ion, tiết kiệm chi phí hơn so với pin lithium-ion. Vật liệu mới này có thể lưu trữ điện nhiều hơn 1.5 lần so với cực dương than chì được sử dụng trong pin lithium-ion thương mại và hiệu suất của nó không bị suy giảm ngay cả sau 200 chu kỳ ở tốc độ sạc/xả rất nhanh 10 A/g.
Natri có trong vỏ Trái đất nhiều hơn gấp 500 lần so với liti; do đó, pin natri-ion đã thu hút sự chú ý đáng kể với tư cách là pin thứ cấp thế hệ tiếp theo vì nó rẻ hơn 40% so với pin lithium-ion. Tuy nhiên, so với các ion liti, các ion natri lớn hơn và do đó, không thể được lưu trữ ổn định như trong than chì và silicon, được sử dụng rộng rãi làm cực dương trong các loại pin như vậy. Do đó, cần phải phát triển một vật liệu anode mới, công suất cao.
Nhóm nghiên cứu KIST đã sử dụng molypden disulfide (MoS2), một sunfua kim loại đã thu hút được sự quan tâm như một ứng cử viên cho vật liệu anốt công suất lớn. MoS2 có thể tích trữ một lượng lớn điện năng, nhưng không thể sử dụng được vì khả năng chịu điện cao và sự không ổn định về cấu trúc xảy ra trong quá trình hoạt động của pin. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã khắc phục vấn đề này bằng cách tạo ra một lớp phủ nano gốm sử dụng dầu silicon, một vật liệu thân thiện với môi trường, chi phí thấp. Thông qua quá trình đơn giản để trộn MoS2 tiền chất với dầu silicone và xử lý nhiệt hỗn hợp, chúng có thể tạo ra một cấu trúc dị thể ổn định với điện trở thấp và độ ổn định được nâng cao.
Hơn nữa, việc đánh giá các đặc tính điện hóa chỉ ra rằng vật liệu này có thể lưu trữ ổn định ít nhất gấp đôi lượng điện (~ 600 mAh / g) so với MoS2 vật liệu không có lớp phủ và có thể duy trì công suất này ngay cả sau 200 chu kỳ sạc / xả nhanh. Hiệu suất tuyệt vời này đạt được là nhờ sự hình thành của lớp phủ nano gốm có khả năng lưu trữ điện cao, mang lại độ dẫn điện và độ cứng cao cho MoS2 bề mặt, dẫn đến độ bền điện của vật liệu thấp và độ ổn định cấu trúc cao.
Nhóm các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng họ “có thể giải quyết thành công các vấn đề về sức đề kháng cao và sự mất ổn định cấu trúc của MoS2 thông qua công nghệ ổn định bề mặt phủ nano. Kết quả là, chúng tôi có thể phát triển một loại pin natri-ion có thể lưu trữ ổn định một lượng lớn điện năng. Phương pháp của chúng tôi sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí và nếu được điều chỉnh cho việc sản xuất vật liệu cực dương quy mô lớn, có thể giảm chi phí sản xuất và do đó, thúc đẩy thương mại hóa pin natri-ion cho các thiết bị lưu trữ điện dung lượng lớn. ”