(H2N2)-Ngày nay pin Lithium đã trở nên rất quen thuộc với chúng ta trong cuộc sống. Có thể nói bất kỳ thiết bị hiện đại nào có sử dụng năng lượng cũng ít nhiều gắn liền với pin Lithium (ví dụ: điện thoại di động, laptop, máy nghe nhạc, các phương tiện giao thông…) nhưng có bao giờ bạn đặt câu hỏi vậy trong thành phần của điện cực catot có những gì?
Điện cực catot được tạo thành từ hỗn hợp của các hạt vật liệu hoạt động (active material – AM) với các chất phụ gia không hoạt động điện hóa (non-electroactive additive). Các chất phụ gia bao gồm chất dẫn điện tử (conducting agent – C) và chất kết dính polymer (polymeric binder). Các chất này cho phép sự trao đổi điện tử và ion hiệu quả trong điện cực nhưng không tham gia vào các phản ứng hóa học và điện hóa.
Hiện nay các vật liệu hoạt động dùng trong catot được ứng dụng trong công nghiệp rất đa dạng bao gồm LiFePO4, LiMnO2, LiCoO2… Chất kết dính cần bảo đảm tính kết dính cơ học tốt nhưng phải có điện trở thấp (ví dụ polyvinylidene fluorine (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), silica…). Chất dẫn điện tử có tác dụng làm tăng độ dẫn điện để bù đắp cho tính dẫn điện thấp của AM làm cho AM hoạt động một cách hiệu quả. Có rất nhiều loại chất dẫn điện tử được nghiên cứu và ứng dụng như acetylene black (AcB), ketjen black (KB), super P (SP), graphite (G)…
Trong quy trình tạo thành điện cực, các lỗ xốp được hình thành và đóng vai trò quan trọng trong sự di chuyển các ion Lithium trong dung dịch điện phân về phía AM và ngược lại. Điện cực catot cần phải bền về mặt hóa học và điện hóa học để có được tuổi thọ chấp nhận được tùy theo thiết bị sử dụng. Ngoài ra, điện cực catot cần phải có độ kết dính và độ bám cơ học tốt với các vật liệu thu điện (current collector).
Trong quy trình tạo thành điện cực, các lỗ xốp được hình thành và đóng vai trò quan trọng trong sự di chuyển các ion Lithium trong dung dịch điện phân về phía AM và ngược lại. Điện cực catot cần phải bền về mặt hóa học và điện hóa học để có được tuổi thọ chấp nhận được tùy theo thiết bị sử dụng. Ngoài ra, điện cực catot cần phải có độ kết dính và độ bám cơ học tốt với các vật liệu thu điện (current collector).
Vấn đề sử dụng các chất phụ gia phù hợp và lựa chọn thông số cho quy trình sản xuất điện cực rất quan trọng để đạt đến sự tối ưu khi sử dụng. Muốn tối ưu về mặt mật độ năng lượng (energy density), hàm lượng các chất phụ gia cần phải được giảm đến mức tối thiểu (thường chiếm 10-20% khối lượng). Vì vậy nhằm đáp ứng các yêu cầu đề ra trên, chúng ta cần một vật liệu hoạt động (AM) hiệu quả, một hỗn hợp composite với sự tối ưu hóa về thành phần, các tính chất về điện và cơ học… và một quy trình sản xuất với các thông số đạt yêu cầu.
Bài tổng hợp từ khóa học Erasmus Mundus “Các vật liệu dự trữ và chuyển hóa năng lượng”.
Nguyễn Bình Phương Nhân
<
p style=”text-align: justify;”>Nguồn Cyberchemvn.com
