Loại Graphene mới mở đường cho pin natri bền vững
Mới đây, trên Tạp chí Science Advances đã công bố kết quả nghiên cứu của Đại học Công nghệ Chalmers đã chế tạo vật liệu điện cực hiệu suất cao cho pin natri bằng một loại graphene đặc biệt. Pin hiển thị dung lượng năng lượng rất gần với những gì có thể tìm thấy trong pin lithium tiêu chuẩn.
Tên của graphene này xuất phát từ vị thần La Mã, Janus. Graphene được tạo ra từ carbon được tổ chức thành một lớp dày một nguyên tử
Trong pin lithium, cực dương được làm bằng than chì, vật liệu trong một cây bút chì, được phủ lên trên lớp graphene. Các ion liti đủ nhỏ để di chuyển vào và ra khỏi các lớp graphene, nhưng natri lại phức tạp hơn nhiều nên không thể sử dụng thủ thuật tương tự. Và đó là nơi xuất hiện của Janus graphene. Phiên bản này của graphene có thể được tổ chức thành các lớp cho phép các ion natri di chuyển.
“Chúng tôi đã thêm một miếng đệm phân tử ở một bên của lớp graphene. Khi các lớp được xếp chồng lên nhau, phân tử tạo ra không gian lớn hơn giữa các tấm graphene và cung cấp một điểm tương tác, dẫn đến công suất cao hơn đáng kể, ”tác giả chính, Tiến sĩ Jinhua Sun cho biết trong một bài phát biểu.
Dung lượng của pin natri sử dụng than chì tiêu chuẩn là 35 miliampe giờ mỗi gam, thấp hơn một phần mười so với những gì bạn nhận được từ pin lithium tiêu chuẩn. Cách tiếp cận mới với Jannus graphene đạt tới 322 miliampe giờ mỗi gam. Vẫn ít hơn lithium, nhưng gần hơn nhiều. Và chúng hoàn toàn có thể đảo ngược và có độ ổn định cao khi đi xe đạp.
“Thật sự rất phấn khích khi chúng tôi quan sát thấy sự xen kẽ ion natri với công suất lớn như vậy. Nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng kết quả rất hứa hẹn. Điều này cho thấy có thể thiết kế các lớp graphene theo một cấu trúc có trật tự phù hợp với các ion natri, khiến nó có thể so sánh với graphite, ”Giáo sư Aleksandar Matic tại Khoa Vật lý, Chalmers cho biết thêm.
Tên của graphene này xuất phát từ vị thần La Mã, Janus. Graphene được tạo ra từ carbon được tổ chức thành một lớp dày một nguyên tử. Janus được biết đến là có hai mặt vì vậy ở đây nó tượng trưng cho thực tế là lớp này trông khác một mặt do miếng đệm phân tử. Janus cũng là thần của những cánh cửa, và nhóm nghiên cứu thích ý tưởng rằng vật liệu này sẽ mở ra cánh cửa cho công nghệ mới.
“Vật liệu Janus của chúng tôi vẫn còn xa mới được ứng dụng trong công nghiệp, nhưng kết quả mới cho thấy chúng tôi có thể thiết kế các tấm graphene siêu mỏng - và khoảng không gian nhỏ ở giữa chúng - để lưu trữ năng lượng với dung lượng cao. Vincenzo Palermo, Giáo sư liên kết tại Khoa Công nghiệp và Khoa học Vật liệu tại Chalmers, kết luận: Chúng tôi rất vui khi đưa ra một khái niệm về kim loại hiệu quả về chi phí, dồi dào và bền vững.
Mộc Mộc (Lược dịch)
