Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã phát triển một lộ trình điều chế cực dương than chì từ bùn không chứa chất kết dính polymer, có thể xây dựng phổ biến cấu trúc gradient kép có độ xốp kích thước hạt mới trong cực dương than chì, giúp cải thiện đáng kể ion lithium Sạc nhanh hiệu suất của pin. Các kết quả liên quan gần đây đã được công bố trên tạp chí quốc tế Science Advances.
Khả năng sạc nhanh của xe điện bị hạn chế bởi hiệu ứng phân cực nồng độ cao và điện thế cân bằng thấp của cực dương than chì trong pin lithium-ion. Ở tốc độ sạc cao, sự lắng đọng kim loại lithium và sự phát triển sợi nhánh dễ dàng xảy ra, dẫn đến suy giảm hiệu suất của pin. và các vấn đề bảo mật phát sinh. Các chiến lược như hạt than chì xốp, sửa đổi giao diện của cực dương than chì và định hướng của các hạt than chì đã được sử dụng để cải thiện hiệu suất sạc nhanh của cực dương than chì. Tuy nhiên, các chiến lược thiết kế của các cực dương than chì này thường cải thiện hiệu suất sạc nhanh với cái giá phải trả là mật độ năng lượng của pin được chế tạo. Làm thế nào để khắc phục mâu thuẫn giữa mật độ năng lượng cao và hiệu suất sạc nhanh của pin Li-ion vẫn là một vấn đề đầy thách thức. . Đầu tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình lý thuyết ở quy mô hạt và phương pháp thiết kế lặp để mô phỏng cấu trúc của điện cực cực dương than chì. Đồng thời, sự phân bố kép của kích thước hạt và độ xốp của điện cực được tối ưu hóa. Kết quả mô phỏng cho thấy so với điện cực ngẫu nhiên truyền thống và điện cực gradient đơn, sự phân bố nồng độ ion lithium trong chất điện phân bên trong điện cực mượt mà hơn và hiệu suất của điện cực phân phối gradient kép cũng mượt mà hơn. Nó thể hiện sự phân cực nồng độ nhỏ hơn và khả năng sử dụng vật liệu hoạt tính cao hơn, cho thấy hiệu suất sạc nhanh tuyệt vời. Các nhà nghiên cứu đã phát triển thêm công nghệ tự lắp ráp bùn kết dính không chứa polyme có độ nhớt thấp để chuẩn bị dây nano đồng và bùn etanol có độ nhớt thấp than chì phủ hạt đồng, sử dụng sự khác biệt về tốc độ lắng của các hạt than chì có kích thước khác nhau trong bùn. , một cấu trúc gradient kép được tối ưu hóa bằng tính toán mô phỏng đã được xây dựng thành công trong cực dương than chì và pin đầy lithium-ion được chuẩn bị dựa trên cực dương than chì thể hiện hiệu suất sạc nhanh tuyệt vời giống như mô hình thử nghiệm.
Nghiên cứu này đề xuất giới thiệu một thiết kế cấu trúc phân bố gradient không đồng nhất về kích thước hạt và độ xốp bên trong cực dương than chì mà không làm giảm mật độ năng lượng của pin lithium-ion và nhận ra sự cải thiện hiệu suất sạc nhanh của cực dương than chì.
