VINACHEM

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore đã thiết kế thành công một loại vật liệu hữu cơ mới với tính dẫn điện và khả năng lưu giữ năng lượng vượt trội, thích hợp để sử dụng trong các loại ắc quy. Sáng chế này mở đường cho sự phát triển một dòng ắc quy siêu ổn định, công suất cao và thân thiện môi trường.

Với nhu cầu ngày càng tăng về các hệ thống ắc quy sử dụng trong xe ôtô điện và các mạng lưới điện tái tạo, các nhà nghiên cứu đang có xu hướng áp dụng các phương pháp bền vững, thân thiện môi trường hơn để chế tạo ắc quy. Một trong những phương pháp đó là sử dụng các vật liệu hữu cơ làm điện cực trong ắc quy.

Điện cực hữu cơ có thể được xem như giải pháp thay thế thân thiện môi trường, vì trong toàn bộ quá trình sản xuất và tiêu hủy nó ít ảnh hưởng đến môi trường hơn so với điện cực oxit kim loại thường được sử dụng trong các loại ắc quy trước đây. Cấu trúc của các điện cực hữu cơ cũng có thể được điều chỉnh để có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, thách thức hiện nay là khi sử dụng các hợp chất hữu cơ trong ắc quy thì tính dẫn điện và độ ổn định của chúng rất kém. Các vật liệu hữu cơ hiện đang được sử dụng làm điện cực trong ắc quy là các polyme dẫn điện và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, nhưng chúng có nhược điểm là bị thất thoát năng lượng nhanh sau nhiều lần nạp điện.

Để khắc phục những hạn chế trên, Giáo sư Loh Kian Ping và đồng nghiệp tại Đại học Quốc gia Singapo đã tổng hợp một hợp chất hữu cơ mới là 3Q (phân tử dị vòng chứa quinoxalin p liên hợp). Hợp chất 3Q này có đến 6 vị trí lưu trữ điện tích trên mỗi phân tử để tăng cường tính dẫn điện và khả năng lưu giữ năng lượng.

Khi kết hợp với graphen và sử dụng trong chất điện phân có chứa ete, nhóm nghiên cứu thấy rằng điện cực làm từ vật liệu 3Q có độ dẫn điện cao (395 mAh/g), hơn nữa nó có khả năng lưu giữ năng lượng mạnh sau nhiều chu kỳ nạp-phóng điện. Giáo sư Loh giải thích, nghiên cứu của họ đã đưa ra bằng chứng cho thấy hợp chất 3Q (và các phân tử hữu cơ có cấu trúc tương tự) kết hợp với graphen là lựa chọn có triển vọng cho một loại ắc quy công suất cao và thân thiện môi trường với tuổi thọ hoạt động cao.

Phạm Huệ

Theo ScienceDaily, 9/2017