Các nhà khoa học Mỹ cho biết vào ngày 6 rằng họ đã phát triển một loại pin lithium-ion mới dựa trên chất điện phân gốc nước, không chỉ loại bỏ nguy cơ cháy nổ của pin lithium-ion truyền thống mà còn có mật độ năng lượng đạt đến mức pin lithium-ion truyền thống, hướng tới pin lithium-ion an toàn. Một bước tiến lớn đã được thực hiện theo hướng chuyển đổi.

Theo tin tức ngày 7 tháng 9, công trình này được hoàn thành bởi Giáo sư Wang Chunsheng, Tiến sĩ Yang Chongyin từ Đại học Maryland, và Xu Kang, nhà hóa học cao cấp tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội Hoa Kỳ. Bài báo đã được xuất bản trên tạp chí "Joule" dưới American Cell Press.

"Đây là lần đầu tiên một loại pin điện phân 4V dựa trên nước được triển khai. Đây là một bước đột phá cơ bản lớn về nguyên tắc." Yang Chongyin và những người khác cho biết trong một email gửi cho các phóng viên. Họ giải thích rằng pin lithium-ion thương mại truyền thống sử dụng chất điện phân hữu cơ cực kỳ dễ cháy, gây nguy hiểm nghiêm trọng về an toàn. Vấn đề với việc thay thế chất điện phân hữu cơ bằng chất điện phân gốc nước không bắt lửa là cửa sổ ổn định điện hóa của chất điện phân trước đây thường nhỏ hơn 2 vôn. Một khi điện áp điện cực vượt quá con số này, chất điện phân sẽ mất ổn định nên mật độ năng lượng bị hạn chế.

Họ giải thích rằng mấu chốt của nghiên cứu mới nhất là ngăn điện cực kim loại lithium hoặc than chì tiếp xúc trực tiếp với các phân tử nước trong chất điện phân gốc nước để giảm sản xuất hydro. Để đạt được mục tiêu này, họ đã phát triển một vật liệu lớp keo bảo vệ kỵ nước rất kỵ nước phủ đều bề mặt điện cực, ngăn ngừa hiệu quả sự cố điện cực do phản ứng phụ của quá trình phân hủy nước gây ra.

Quan trọng hơn, họ phát hiện ra rằng trong chu kỳ phóng điện ban đầu, các thành phần cụ thể trong lớp bảo vệ đã hình thành lớp giao diện chất điện phân rắn kỵ nước dày đặc hơn trên bề mặt của điện cực âm tại chỗ, tiếp tục thụ động hóa bề mặt của điện cực âm và chất rắn này Lớp giao diện có thể tự sửa chữa trong trường hợp hư hỏng một phần, đảm bảo tính ổn định lâu dài của pin.

Wang Chunsheng, Xu Kang và những người khác đã chỉ ra rằng kết quả nghiên cứu cung cấp những hướng đi và ý tưởng mới cho việc phát triển pin lithium-ion gốc nước an toàn với cửa sổ điện áp cao. Từ góc độ khoa học cơ bản, "chất điện phân gốc nước 4 volt ổn định có thể mang lại nhiều cơ hội mới cho các thiết bị điện hóa khác nhau." Đồng thời, pin lithium-ion gốc nước có thể tiết kiệm các thiết bị an toàn thiết yếu trong pin lithium-ion truyền thống và giảm thêm trọng lượng của cụm pin.

Họ nhấn mạnh rằng nghiên cứu hiện tại chỉ là một bằng chứng về khái niệm trong phòng thí nghiệm và vẫn còn một chặng đường dài phía trước trước khi thương mại hóa. Trong bước tiếp theo, họ có kế hoạch tối ưu hóa hơn nữa và cải thiện thành phần hóa học của vật liệu lớp bảo vệ chất điện phân và cấu trúc pin, đồng thời tăng tuổi thọ của pin, từ 70 lên 100 chu kỳ hiện tại lên tiêu chuẩn thương mại hóa hơn 500 chu kỳ. .