Một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Trường trung học Khoái Châu (Hưng Yên), đã nghiên cứu chế tạo vật liệu catod composit CNTs /LiMn2O4 ứng dụng cho pin ion liti.
Gần đây, vật liệu LiMn2O4 được quan tâm nhiều trong lĩnh vực chế tạo các loại pin ion liti nạp lại được. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, vật liệu này có nhiều ưu thế hơn hẳn các vật liệu đang được sử dụng làm điện cực catod trong các loại pin liti hiện nay: giá thành rẻ, không độc hại, an toàn và đặc biệt là khả năng chế tạo được các loại pin có dung lượng cũng như mật độ dòng lớn. Tuy nhiên, LiMn2O4 có một nhược điểm là độ dẫn điện thấp hơn, vì vậy ảnh hưởng không nhỏ tới khả năng làm việc của linh kiện. Để khắc phục điều này, thông thường khi chế tạo điện cực catod LiMn2O4 người ta đưa thêm các chất hỗ trợ dẫn điện tử như bột carbon (black carbon) nhằm làm tăng khả năng trao đổi các ion lili của điện cực. Gần đây một xu hướng mới cũng đang được nghiên cứu đó là sử dụng vật liệu composit CNTs/LiMn2O4 để làm điện cực catod, trong đó CNTs đóng vai trò làm mạng lưới để tăng tính dẫn, khả năng liên kết qua đó cải thiện được các tính chất đặc trưng cũng như độ bền của các điện cực. Ngoài ra các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng vật liệu khi được chế tạo dưới dạng kích thước nano cũng cải thiên rất nhiều các đặc tính trao đổi ion của điện cực.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy việc đưa thêm CNTs vào trong điện cực LiMn2O4 đã cải thiện đáng kể các tính chất đặc trưng của chúng và rất có triển vọng trong việc chế tạo các pin ion liti. Họ cũng đã chế tạo được vật liệu LiMn2O4 có cấu trúc nano bằng phương pháp nghiền bi năng lượng cao. Kích thước hạt của vật liệu vào khoảng 30 nm.
Sự có mặt của CNTs đã cho phép giảm điện trở xuống khoảng 4 bậc. Ngoài ra điện thế phóng nạp cũng như dung lượng của linh kiện cũng được cải thiện một cách đáng kể.
Lithium-Ion hiện vẫn là loại pin sạc sáng giá nhất bởi các tính năng ưu việt như mật độ năng lượng cao, thời gian sử dụng lâu, suy hao năng lượng thấp và đặc biệt loại bỏ hẳn tình trạng bộ nhớ. Nhược điểm duy nhất của nó là giá thành sản xuất vẫn còn khá cao. Hiện nay Lithium-Ion đã thống trị hoàn toàn thị trường máy tính xách tay, máy quay camera và một phần thị trường máy ảnh số.
Pin Lithium có mật độ năng lượng khá cao, gấp đôi pin Ni-Cd thường. Pin Lithium lại rất thân thiện môi trường, không có các các yếu tố kim loại độc hại trong vấn đề xử lý thải. Hiệu điện thế của mỗi đơn vị pin (cell) khá cao, tới 3,6V so với 1,2V của Ni-Mh, nên việc thiết kế pin năng lượng lớn có khi chỉ cần 1 cell, trong khi để đạt được điều này ở Ni-Mh phải cần 3 pin 1,2V mắc nối tiếp. Lượng suy hao của Lithium-Ion còn thấp hơn cả pin Ni-Cd, chỉ bằng phân nửa (10%/tháng). Mặt khác, pin loại bỏ hoàn toàn được hiện tượng bộ nhớ, bạn không cần phải lo lắng tới việc xả sạc và sạc lại định kỳ để nâng tuổi thọ pin, mà ngược lại còn phải sạc thường xuyên. Nếu như cứ để pin hết rồi mới sạc hoặc mỗi lúc sạc lại xả hết pin sẽ giảm tuổi thọ nhanh hơn, chỉ được vài trăm lần.
Tuy nhiên tuổi thọ lưu kho của pin đang là vấn đề cần giải quyết bởi vẫn còn thấp so với Ni-Mh. Do thiết kế đặc biệt và hiệu điện thế cao hơn, mỗi pin Lithium-Ion đều được thiết kế đặc dụng cho riêng một thiết bị nào đó và đòi hỏi một loại sạc chuyên dụng cho mình. Vì thế trong tương lai gần chắc hẳn chưa thể có pin Lithium-Ion cỡ AA để cạnh tranh với Ni-Mh. Và việc mua cho máy ảnh hay máy quay của mình một pin Lithium-Ion dự phòng không phải là bài toán một vài chục ngàn đồng mà có khi tới cả trăm USD.
Hoahocngaynay.com
<
p style=”margin-bottom: 6pt; text-align: justify;”>Nguồn Khoa học Phổ thông
