Một bước đột phá đáng kể trong lĩnh vực pin lithium-ion đã được tạo ra với sự ra mắt của chất điện phân mới có tên gọi F-QSCE@30. Kết quả của sự hợp tác giữa Đại học Công nghệ Lulea và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, chất điện phân này đã được công bố trên tạp chí Nano-Micro Letters. F-QSCE@30 không chỉ tăng cường độ dẫn ion đáng kể mà còn giúp pin duy trì gần 100% dung lượng sau 350 chu kỳ sạc, ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao.
F-QSCE@30 là một chất điện phân tổng hợp bán rắn ghép flo, được thiết kế để vượt qua những hạn chế của các chất điện phân hữu cơ lỏng truyền thống, vốn dễ bị rò rỉ, dễ cháy và kém ổn định bề mặt. Qua việc khai thác hiệu ứng cảm ứng tích hợp của các chuỗi, F-QSCE@30 đồng thời tăng cường độ dẫn ion và tạo ra một lớp bảo vệ LiF tự nhiên. Vật liệu này được chế tạo dưới dạng màng gia cố sợi thủy tinh được xử lý bằng tia UV, mang lại độ dẫn điện tương tự chất lỏng nhưng lại không bắt lửa và bền chắc về mặt cơ học. Điều này không chỉ giúp loại bỏ các nguy cơ an toàn mà còn cho phép quy trình sản xuất cuộn hiệu quả.
F-QSCE@30 thể hiện hiệu suất ấn tượng với độ bền vượt trội; dung lượng gần như nguyên vẹn – một bước đột phá lớn trong việc giải quyết vấn đề phát triển sợi nhánh và suy giảm dung lượng, những thách thức lớn đối với pin lithium-ion hiện nay; tăng tốc vận chuyển ion – thể hiện hiệu suất chất điện phân và pin được cải thiện đáng kể. Điều này không chỉ mở ra một hướng đi mới cho việc nghiên cứu và phát triển pin lithium-ion mà còn góp phần quan trọng vào việc tạo ra các giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn và hiệu quả hơn.
Khả năng sản xuất quy mô lớn của vật liệu này cũng là một điểm đáng chú ý. Quy trình xử lý UV một bước của hexafluorobutyl methacrylate và các monome ion lỏng bên trong khung sợi thủy tinh tạo ra màng dày 90µm không nứt, hoàn toàn tương thích với các dây chuyền phủ hiện có. Điều này giúp cho việc sản xuất hàng loạt F-QSCE@30 trở nên khả thi, mở ra cơ hội cho việc ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp pin lithium-ion.
F-QSCE@30 đã đáp ứng các mục tiêu của Hiệp hội Pin Tiên tiến Hoa Kỳ (USABC) năm 2030 về khả năng duy trì dung lượng và tốc độ, mở ra một hướng đi khả thi cho việc chế tạo các cell pin dạng túi với mật độ năng lượng trên 400 Wh/kg. Với những thành tựu ấn tượng này, các nhà nghiên cứu cho biết sẽ tiếp tục mở rộng khái niệm hiệu ứng cảm ứng này sang hóa học kim loại natri và kẽm, đồng thời tối ưu hóa độ bền cơ học cho các bộ pin thể rắn định dạng lớn.
Trong tương lai, F-QSCE@30 hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn hơn và giàu năng lượng hơn cho xe điện và các hệ thống lưu trữ lưới điện. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ pin lithium-ion, chúng ta có thể kỳ vọng vào những đổi mới tiếp theo trong lĩnh vực này, góp phần xây dựng một tương lai năng lượng bền vững.
