Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất kết hợp hai chất phụ gia thay vì một để tạo thuận lợi cho việc kết hợp lithium trong các tụ điện, nhằm thúc đẩy sự phát triển chi phí thấp, đơn giản và hiệu quả của các tụ điện lithium-ion được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện.
Kết hợp hai chất phụ gia thay vì một để tạo thuận lợi cho việc kết hợp lithium trong các tụ điện: đó là giải pháp được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu từ l’Institut des matériaux Jean Rouxel (CNRS / Université de Nantes), phối hợp với Công nghệ năng lượng điện hóa Münster (Đại học Münster, Đức), để thúc đẩy sự phát triển chi phí thấp, đơn giản và hiệu quả của các tụ điện lithium-ion được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện. Nghiên cứu này, được công bố trên Tài liệu năng lượng nâng cao vào ngày 5 tháng 6 năm 2019, sẽ cho phép tiếp thị đại trà các thành phần này.
Hệ thống lưu trữ điện hóa cho điện đóng vai trò trung tâm trong việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo và sắp sửa chiếm lĩnh lĩnh vực điện di động. Có hai giải pháp để lưu trữ năng lượng này: pin lithium-ion, có lợi thế về dung lượng lưu trữ lớn và tụ điện, có dung lượng ít hơn, nhưng có thể sạc và xả rất nhanh rất nhiều lần. Tụ điện lithium-ion (LIC) kết hợp tốt nhất của cả hai thế giới.
Các vật liệu tạo nên tụ điện lithium-ion không chứa các ion lithium (hoặc điện tử), không giống như pin. Do đó, cần phải tiến hành giai đoạn chuẩn bị trước để thêm chúng, để thiết bị có thể hoạt động. Hai chiến lược rộng rãi được sử dụng ngày nay: một trong những vật liệu cấu thành của tụ điện được sắp xếp trước khi tích hợp hoặc một ion phụ gia cao sẽ phân phối lại chúng trong các vật liệu của tụ điện trong lần sạc đầu tiên. Tuy nhiên, các phương pháp này rất tốn kém và phức tạp và có thể làm giảm dung lượng của thiết bị. Hơn nữa, phần lớn các chất phụ gia prelithination có sẵn bị hư hỏng khi tiếp xúc với không khí và / hoặc dung môi được sử dụng để sản xuất tụ điện lithium-ion. Nói tóm lại, mặc dù một số giải pháp đã được đề xuất chức năng ngày nay, không có “
Các nhà nghiên cứu từ l’Institut des matériaux Jean Rouxel (CNRS / Université de Nantes), hợp tác với Công nghệ năng lượng điện hóa Münster (Đại học Münster), đã đáp ứng thách thức này bằng cách sử dụng không chỉ một mà hai chất phụ gia được ghép nối qua các phản ứng hóa học liên tiếp. Phân tích của họ cho thấy rào cản chính đối với các phương pháp tiếp cận trước đó là việc họ sử dụng một phụ gia duy nhất, không chỉ cung cấp các ion và điện tử lithium, mà còn đáp ứng tất cả các điều kiện về giá cả, độ ổn định hóa học và hiệu suất. Việc sử dụng hai chất phụ gia, mỗi chất có vai trò cụ thể, với một chất cung cấp ion lithium và các electron khác, mang lại vĩ độ lớn hơn nhiều, vì chúng có thể được chọn độc lập về giá cả, tính chất hóa học và hiệu suất của chúng. Khi một tụ điện lithium-ion đang sạc, phụ gia đầu tiên (pyrene, hiện diện tự nhiên trong một số loại than) giải phóng electron và proton. Phụ gia thứ hai, ví dụ Li3PO4 (được sản xuất hàng loạt trong ngành công nghiệp thủy tinh), thu giữ các proton này và lần lượt giải phóng các ion lithium sau đó có sẵn để prelithation.
Một ưu điểm nữa của phương pháp này là sau khi prelithation, phần dư của một trong hai chất phụ gia được sử dụng là pyrene góp phần lưu trữ điện tích, do đó làm tăng lượng năng lượng điện được lưu trữ trong thiết bị. Hiệu quả và tính linh hoạt được cung cấp bởi phương pháp mới này mở đường cho một giải pháp rẻ tiền cho quá trình prelithination, dẫn đến các tụ điện lithium-ion có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn. Do đó, việc phá vỡ rào cản công nghệ này sẽ cho phép thương mại hóa nhanh hơn các thiết bị này.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi CNRS . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :