Thị trường pin sạc đang phát triển nhanh chóng nhưng nguyên liệu thô cần thiết lại hạn chế. Ví dụ, pin natri-ion có thể cung cấp một giải pháp thay thế.
Một nhóm nghiên cứu chung từ HZB và Humboldt-Universität zu Berlin đã nghiên cứu các kết hợp mới giữa dung dịch điện phân và vật liệu điện cực cho mục đích này.
>> Tham khảo: Các nhà nghiên cứu khuyến khích các nhà bán lẻ sử dụng AI để phục vụ khách hàng tốt hơn.
“Trái ngược với pin lithium-ion, dựa trên việc lưu trữ các ion lithium trong các điện cực dương và âm của pin, một mặt chúng tôi đang nghiên cứu với các ion natri, vì chúng cũng có trong muối ăn rẻ tiền.
Về mặt mặt khác, chúng tôi lưu trữ các ion natri cùng với vỏ solvat của chúng, tức là các phân tử dung môi từ dung dịch điện phân ngăn cách hai điện cực.
Điều này giúp chúng tôi có thể thực hiện các phản ứng lưu trữ hoàn toàn mới,” Giáo sư Philipp Adelhelm, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, giải thích “phân tích pin operando”, được thành lập bởi Đại học Humboldt và Helmholtz-Zentrum Berlin vào năm 2020.
>> Tham khảo: Loại gốm mới giúp chúng ta hít thở không khí sạch hơn.
Việc lưu trữ các ion khi đi kèm với vỏ solvat hóa của chúng trong mạng tinh thể được gọi là đồng xen kẽ. Cho đến thời điểm này, khái niệm này chỉ giới hạn ở điện cực âm của pin natri-ion.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu xung quanh Adelhelm đã thành công trong việc mở rộng khái niệm này sang điện cực dương của pin.
Tiến sĩ Guillermo A. Ferrero, tác giả đầu tiên của ấn phẩm, giải thích: “Với titan disulphide và than chì, lần đầu tiên chúng tôi đã kết hợp hai vật liệu hấp thụ và giải phóng cùng một dung môi trong quá trình sạc và xả pin.”
>> Tham khảo: Nước rất quan trọng để thành công trong giảm biến đổi khí hậu.
Các nhà khoa học có thể quan sát những thay đổi của vật liệu trong quá trình sạc và xả thông qua các phép đo toán hạng được thực hiện trong Phòng thí nghiệm lõi X-Ray tại HZB trên LIMAX 160. Điều này giúp họ chỉ định cơ chế đồng xen kẽ bên trong pin.
Sau đó, họ có thể sử dụng kiến thức mới này để tạo ra một loại pin có hai điện cực, cả hai đều dựa trên sự đồng xen kẽ thuận nghịch của các phân tử dung môi.
Tiến sĩ Katherine A. Mazzio, HZB, giải thích: “Chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn đầu tìm hiểu tác động của pin đồng xen kẽ.
Nhưng có một số lợi ích khả thi mà chúng ta có thể hình dung được”. dựa trên hiệu quả bằng cách cho phép hiệu suất nhiệt độ thấp tốt hơn.
Nó cũng có thể được sử dụng để cải thiện các khái niệm tế bào thay thế như sử dụng các ion đa hóa trị thay vì lưu trữ Li+ hoặc Na+ đặc biệt nhạy cảm với vỏ solvat hóa.”
>> Tham khảo: Sử dụng men để tạo ra các quy trình hóa dầu thay thế.
Dự án này đã nhận được tài trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (ERC) trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu (thỏa thuận tài trợ số [864698], SEED).
