Mặc dù pin lithium-ion đã trở thành xu hướng lưu trữ năng lượng chủ đạo hiện nay, nhưng khoa học cơ bản về phân tử và nguyên tử về quá trình sạc và xả của chúng vẫn còn là một bí ẩn.

Theo nghiên cứu "NatureCatalysis" của Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, nhóm nghiên cứu đã tạo ra bước đột phá trong việc thu được thành phần hóa học của pha điện phân rắn (SEI) giữa điện cực và chất điện phân lỏng. Dusan Strmcnik, kỹ sư hóa học tại Phòng Khoa học Vật liệu (MSD) tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne cho biết, điều này sẽ giúp cải thiện khả năng dự đoán thời lượng pin của nhóm, điều rất quan trọng đối với các nhà sản xuất xe điện.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu giải mã SEI của pin lithium-ion trong một thời gian dài, nhưng họ chỉ hiểu rằng SEI được hình thành khi pin được sạc và một lớp màng dày một phần nghìn milimet xuất hiện trên điện cực than chì, có tác dụng bảo vệ giao diện. khỏi các phản ứng có hại, đồng thời cho phép các ion lithium Nó di chuyển giữa điện cực và chất điện phân, vì vậy đối với pin lithium-ion, SEI tốt là điều kiện cần thiết. Strmcnik chỉ ra rằng hiệu quả và tuổi thọ của pin phụ thuộc vào chất lượng của SEI và nếu các nhà khoa học có thể tìm ra các đặc tính hóa học và quy tắc thành phần độc lập của nó, SEI có thể cải thiện hiệu suất của pin.

Do đó, một nhóm nghiên cứu quốc tế được thành lập bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và Đại học Copenhagen ở Đan Mạch, Đại học Kỹ thuật Munich ở Đức và Tập đoàn BMW đã giải quyết thành công chất hóa học phổ biến lithium florua (lithium fluoride) trong SEI của pin lithium-ion .

Các kết quả thực nghiệm và tính toán chỉ ra rằng phản ứng điện hóa của hydro florua xảy ra trong quá trình sạc pin, từ chất điện phân sang lithium florua rắn và tạo ra hydro. Loại phản ứng này phụ thuộc nhiều vào các vật liệu điện cực như than chì, graphene và kim loại, chứng tỏ tầm quan trọng của chất xúc tác pin.

Nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển một phương pháp mới để phát hiện nồng độ hydro florua. Vì hydro florua là một chất có hại được hình thành bởi độ ẩm và muối lithium (LipF6), nên phương pháp phát hiện này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học trong tương lai của SEI. Nhà nghiên cứu Nenad Markovic cho biết, nghiên cứu này sẽ được thử nghiệm tại trung tâm nghiên cứu và phát triển pin BMW trong thời gian tới.