VINACHEM

Theo các kết quả nghiên cứu, nếu thay thế anôt trong các ắc quy ion liti thông thường bằng anôt silic sẽ giúp cải thiện nhiều khả năng lưu trữ điện của ắc quy. Nhưng từ trước đến nay việc phát triển các anôt silic rất khó khăn vì chúng thường co giãn mạnh khi ắc quy nạp-phóng điện, khiến cho các hạt trong anôt tách rời ra và ắc quy bị hỏng.

Nay các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học công nghệ tiên tiến Hàn Quốc đã phát triển một loại polyme có tính mềm dẻo cao mà khi được bổ sung vào anôt silic có thể làm giảm ứng suất căng khi ắc quy nạp-phóng điện, nhờ đó giữ cho các hạt silic không bị tách ra khỏi nhau.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra hệ polyme độc đáo, trong đó polyme tuyến tính thông thường là polyacrylic axit được liên kết đồng hóa trị với các polyrotaxan. Polyrotaxan là một dạng phân tử với cấu trúc đan cài cơ học, trong đó nhiều vòng tròn xyclodextrin được lồng qua một trục phân tử polyetylen glycol, chúng được ngăn không cho bị trượt ra nhờ hai nhóm lớn ở hai đầu. Trong quá trình nạp điện ắc quy, khi anôt silicon giãn nở ra, các vòng này sẽ trượt tự do dọc theo trục polyetylen glycon và làm triệt tiêu ứng suất, chúng hoạt động như một hệ thống ròng rọc. Trong các thí nghiệm, các nhà nghiên cứu cho thấy hệ thống phân tử này thể hiện độ đàn hồi xuất sắc, chịu được ứng suất khoảng 400%.

Hai ưu điểm chính khi sử dụng hệ thống polyme này là chi phí thấp và khả năng gia công dễ. Nhóm nghiên cứu đã có khả năng chế tạo anôt với các vi hạt silic, những vi hạt này có thể được sản xuất ở lượng lớn một cách dễ dàng hơn và rẻ tiền hơn so với các hạt nano silic nhỏ hơn mà hiện đang được nghiên cứu nhiều. Hơn nữa, polyme mới chỉ chiếm 10% trọng lượng anôt so với 20% chất liên kết polyme thường được sử dụng trong các anôt silic.

Các nhà nghiên cứu hiện đang hợp tác với một nhà sản xuất ắc quy lớn để thử nghiệm hệ polyme “ròng rọc” của mình trên những sản phẩm ắc quy thật sự.

Nhà nghiên cứu J. Fraser Stoddart tại ĐHTH Northwestern (Mỹ) - người đã được nhận giải thưởng Nobel vật lý 2016 vì công trình nghiên cứu rotaxan của mình - cho rằng việc sử dụng các polyrotaxan một cách khéo léo như trên đánh dấu một bước đột phá đối với hiệu quả của các ắc quy ion liti thương mại.

HS

Theo Chemical & Engineering News, 7/2017