Theo bài báo được đăng tải trên tạp chí khoa học của Hiệp hội Hóa học Mỹ, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại tinh thể xốp mới có khả năng hấp thụ và chuyển chất điện phân lithium-ion một cách hiệu quả.
Cháy nổ pin lithium-ion là vấn đề đáng quan tâm hiện nay
Được dẫn dắt bởi trợ lý giáo sư Yu Zhong, dự án được đưa ra nhằm giải quyết vấn đề hình thành dendrite trong pin lithium-ion. Dendrite là một loại sợi dẫn điện mỏng thường hình thành bên trong pin lithium-ion khiến cell pin giảm tuổi thọ và là tác nhân gây cháy nổ.
Giúp pin lithium-ion an toàn hơn
Theo thống kê chỉ riêng tại Úc, hơn 10.000 vụ cháy mỗi năm do pin lithium-ion được ghi nhận. Điều này cho thấy việc xử lý những vật liệu đó đóng vai trò quan trọng như thế nào đối với sự an toàn tổng thể.
Để tạo ra pin lithium-ion an toàn hơn, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một tinh thể mới với độ xốp cao cho phép các ion di chuyển qua các kênh nano một chiều mà không bị cản trở. Tác giả chính của nghiên cứu, Yuzhe Wang, cho biết họ đã kết hợp hai cấu trúc phân tử lệch tâm, bao gồm macrocycle và molecular cages, làm khối xây dựng cho tinh thể xốp. “Việc sử dụng chúng giúp tinh thể có không gian lớn để lưu trữ ion và các kênh liên kết để ion vận chuyển”, Wang chia sẻ.
Theo Zhong, tinh thể mới này cung cấp “con đường lý tưởng cho việc vận chuyển ion” với độ dẫn điện đạt mức kỷ lục cho các chất điện phân dẫn ion lithium dạng rắn. Nhóm nghiên cứu đã đạt được những hiểu biết quan trọng về lý do tại sao cấu trúc này lại hiệu quả trong việc vận chuyển ion và tại sao nó có thể đạt được độ dẫn điện cao như vậy.
Ngoài việc cải thiện độ an toàn cho pin lithium-ion, vật liệu này còn có tiềm năng ứng dụng trong việc tách các ion và phân tử trong quá trình lọc nước, cũng như trong việc phát triển các cấu trúc dẫn điện ion-electron hỗn hợp cho mạch điện tử sinh học và cảm biến.