Thiết kế mới giúp pin Li-O2 hoạt động hiệu quả hơn

Như vậy, về mặt lý thuyết, máy tính xách tay sẽ hoạt động lâu hơn sau mỗi lần sạc và ô tô điện sẽ chạy quãng đường dài hơn. Tuy nhiên, hiện nay, pin Li-O2 hoạt động rất chậm và có tuổi thọ ngắn.

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Yale đã xác định được phương pháp hiện thực hóa việc sử dụng pin Li-O2 bằng cách nâng cao hiệu suất của pin và khả năng nghiên cứu pin.

Một trong những trở ngại lớn với pin Li-O2 là khả năng sản sinh oxit và ảnh hưởng của nó đến điện cực. "Những gì diễn ra là các chất xúc tác trên bề mặt điện cực chứa đầy oxit, do đó, nó không còn là chất xúc tác hiệu quả", GS. André D. Taylor, đồng tác giả nghiên cứu nói. Các chất rắn đó tích tụ trên điện cực nơi đặt các chất xúc tác, làm cho pin nhanh hỏng.

Trong nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học đã giảm thiểu hiệu ứng này bằng cách chèn một lớp màng xốp không dẫn điện, phân tán chất xúc tác giữa điện cực và tấm ngăn cách. Thao tác này đã ngăn chặn sự tích tụ của lithium oxit trên chất xúc tác điện cực oxy. Chất xúc tác thúc đẩy sự phát triển của oxy, một bước quan trọng trong quá trình nạp pin ngay cả khi oxit được hình thành ở xa điện cực.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học còn thay thế vật liệu màng polyacrylonitrile (PAN) bằng oxit nhôm ở cực dương (AAO). Các hạt nano Palađi đã phân tán như các vị trí xúc tác.

Won-Hee Ryu, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Độ giòn của màng AAO cho phép chúng đan chéo nhau mà không phá hủy cấu trúc lỗ xác định, qua đó, bảo tồn hình thái của các sản phẩm lithium-oxit tích hợp. Vì vậy, trục chính của màng AAO cung cấp một phương thức dễ dàng và hiệu quả để quan sát đặc trưng mặt cắt ngang của các sản phẩm ở trạng thái điện hóa khác nhau và để nghiên cứu cơ chế thúc đẩy phản ứng".

Dựa trên ý tưởng đó, các nhà nghiên cứu đã chứng minh quá trình oxy hóa có thể diễn ra cách điện cực đến 20 micro mét.

"PAN là một polime nên có thể phân tách nếu được tái chế", GS. Taylor nói. "Nhưng oxit nhôm ở cực dương là oxit rất ổn định và không dẫn đến bất kỳ phản ứng phụ nào ngoài mong muốn. Nó hoạt động hiệu quả và giúp hiểu rõ hơn những gì đang diễn ra theo phương pháp điện hóa trong quá trình này".

Điều chỉnh đó không chỉ giúp cải thiện hiệu quả chức năng của pin, mà còn cho phép các nhà nghiên cứu xem xét thành phần của các sản phẩm xả sạc và vị trí xúc tác bằng cách sử dụng quang phổ điện tử Raman và tia X. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ thử các chất xúc tác khác nhau với màng AAO và thăm dò các cấu trúc Li-O2 mới.

N.P.D-NASATI (Theo Scitechdaily)