VINACHEM

Các nhà khoa học Nhật Bản đã phát triển một số chất điện ly chống cháy với tính năng tốt bằng hoặc tốt hơn những chất điện ly hiện đang được sử dụng.

Ngày nay, nhờ có điện áp cao và mật độ tích điện cao, ắc quy ion liti đã trở thành trái tim của các thiết bị điện tử tiêu dùng hiện đại. Nhưng chất điện ly hữu cơ dễ cháy trong những ắc quy như vậy khiến cho chúng tạo thành rủi ro về an toàn cháy nổ. Vì vậy, sự phát triển của các ắc quy ion natri với mục đích lưu trữ điện từ các nguồn năng lượng tái sinh đã bị đình trệ do lo ngại về việc những phản ứng tỏa nhiệt có thể lan rộng qua các dãy ắc quy.

Thông thường, chất điện ly trong các ắc quy ion kiềm gồm có một dung dịch loãng hexaflorophosphat kim loại kiềm trong một hỗn hợp etylen cacbonat và dietyl cacbonat dễ cháy. Trong chu kỳ nạp điện đầu tiên, chất điện ly sẽ bị phân hủy ở anôt, tạo thành một lớp thụ động mỏng, giúp ổn định ắc quy trong quá trình sử dụng tiếp theo. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã tìm cách bổ sung các chất hãm cháy như trimetyl phosphat vào chất điện ly, nhưng kết quả cho thấy chất điện ly thu được không có khả năng thụ động hóa anôt một cách thích hợp. Nếu không có màng thụ động đó, khi tích điện chất điện ly sẽ liên tục bị phân hủy, tạo thành khí nguy hiểm.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp Tokyo (Nhật Bản) đã chế tạo các ắc quy ion liti và ion natri có khả năng chống cháy triệt để bằng cách tạo ra những chất điện ly có chứa muối bis(florosulphuryl) imit với một kim loại thích hợp hòa tan trong trimetyl phosphat. Điều quan trọng là họ sử dụng nồng độ muối cao hơn nhiều so với trong các ắc quy thương mại ngày nay hoặc trong các thí nghiệm trước đó. Khi thử nghiệm, chất điện ly mới của họ tạo thành lớp thụ động hóa bền trên anôt, mặc dù không có mặt chất điện ly cacbonat. Phân tích hóa học cho thấy lớp thụ động này không được tạo thành do sự phân hủy chất điện ly, mà do bản thân muối.

Ắc quy ion natri mà các nhà khoa học Nhật Bản chế tạo duy trì được 95% công suất sau 1200 chu kỳ nạp-phóng điện, cao hơn hẳn so với ắc quy sử dụng chất điện ly cacbonat truyền thống - những ắc quy này bị suy giảm công suất đáng kể sau 200 chu kỳ nạp-phóng điện.

Ắc quy ion liti mới cũng hoạt động tốt tương đương các ắc quy thử nghiệm có thành phần hóa học tương tự các ắc quy thương mại đang được sử dụng trong điện thoại di động.

Một chuyên gia vật liệu ở Viện Khoa học vật liệu Barcelona (Tây Ban Nha) cho biết, các chất điện ly có nồng độ muối cao đã được khảo sát về một số ưu điểm như độ bền điện áp và đã thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu ắc quy. Nay các nhà khoa học Nhật Bản đã chứng minh phương án chất điện ly này có những ưu điểm khác mà trước đó chưa được xác định. Tuy vẫn còn cần phải tiến hành các thử nghiệm dài hạn với ắc quy thương mại, nhưng kết quả trên là phát hiện đáng chú ý để có thể phát triển tiếp.

HS

Theo ChemistryWorld, 12/2017