Với khí thải nhà kính đang tăng, sự cấp bách của việc giải quyết sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu đã truyền cảm hứng, thúc đẩy sự thay đổi toàn cầu theo hướng năng lượng tái tạo Sự phát triển của pin sạc là rất cần thiết cho nỗ lực này Pin lithium-ion (LIBS) là một trong những pin sạc được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, được sử dụng trong xe hơi, điện thoại thông minh và thậm chí để lưu trữ năng lượng Tuy nhiên, một vấn đề lớn với LIBS là nguy cơ đánh lửa LIB thương mại có điện cực âm carbon với tiềm năng làm việc thấp Vì carbon hoạt động gần tiềm năng lắng đọng kim loại lithium, có nguy cơ mạch ngắn bên trong, đặc biệt là khi pin được sạc nhanh

Vật liệu thay thế cho các điện tử âm tính đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong những năm gần đây, với các oxit kim loại chuyển tiếp Các vật liệu dựa trên oxit hoạt động ở tiềm năng cao hơn một chút so với lithium, làm giảm nguy cơ mạch ngắn Ngoài ra, chúng có độ ổn định nhiệt tuyệt vời, giảm thêm nguy cơ hỏa hoạn Đáng chú ý, các điện tử âm tính dựa trên oxit hoạt động như những người cách điện ở trạng thái được thải ra hoàn toàn, cách điện pin trong trường hợp xảy ra tai nạn Bất chấp những lợi thế này, các điện cực dựa trên oxit hiện có, chẳng hạn như Li₄TI₅o₁₂, có công suất nhỏ hơn đáng kể so với các electron carbon, đã thúc đẩy nghiên cứu về các vật liệu liên quan đến perovskite Trong số các vật liệu này, các oxit pha Wadsley-Roth, như Tinb₂o₇(TNO), đã nhận được sự chú ý có thể cân nhắc Tuy nhiên, tỷ lệ kèo góc nhà cái nguyên tử của TNO vẫn chưa được biết, rất cần thiết để hiểu và tối ưu hóa các thuộc tính điện cực âm của nó

Để giải quyết khoảng cách này, một nhóm nghiên cứu từ Nhật Bản, do Phó Giáo sư Naoto Kitamura dẫn đầu, từ Khoa Hóa học thuần túy và ứng dụng tại Đại học Khoa học Tokyo (TUS), bao gồm ông Hikari Matsubara, Giáo sư Viện Công nghệ Nagoya, Giáo sư Ippei Obayashi từ Đại học Okayama và Giáo sư Ken Nakashima từ Đại học Shimane, đã điều tra tỷ lệ kèo góc nhà cái nguyên tử và ảnh hưởng của tỷ lệ kèo góc nhà cái mạng đến các thuộc tính điện cực của TNO Nghiên cứu của họ làĐược xuất bản trực tuyến trên tạp chíNPG Vật liệu châu ÁVào ngày 10 tháng 12 năm 2024 "tỷ lệ kèo góc nhà cái mạng của TNO tạo thành các đường dẫn dẫn Lithium-ion và có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của các điện tử âm Tuy nhiên, việc làm sáng tỏ các tỷ lệ kèo góc nhà cái mạng như vậy bằng các kỹ thuật phân tích tỷ lệ kèo góc nhà cái tinh thể thông thường là khó khăn Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thực hiện mô hình ngược Monte Carlo (RMC) bằng cách sử dụng dữ liệu chùm lượng tử và phân tích tôpô dựa trên tương đồng dai dẳng để giải thích các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc tính điện cực âm,"Giải thích về Giáo sư Kitamura

Họ đã chuẩn bị ba mẫu TNO với các đặc tính xả điện tích riêng biệt: một phiên bản nguyên sơ, một mẫu được làm cho bóng để giảm kích thước hạt và mẫu được xử lý nhiệt Sau đó, họ đã thu thập tổng dữ liệu tán xạ của các mẫu từ các phép đo chùm lượng tử và sử dụng mô hình RMC để tạo tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái nguyên tử ba chiều (3D) của các vật liệu bằng cách sử dụng dữ liệu Chúng được tạo ra các tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái nguyên tử đã sao chép tổng dữ liệu tán xạ và dữ liệu hồ sơ Bragg của các mẫu thực, cho thấy tính hợp lệ của chúng Hơn nữa, họ đã tiến hành phân tích tôpô, dựa trên sự tương đồng dai dẳng, trên các tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái 3D được tạo ra và kiểm tra kỹ lưỡng mối quan hệ giữa tỷ lệ kèo góc nhà cái góc nhà cái cấu hình nguyên tử và tính chất điện cực âm một cách chi tiết

Phân tích của họ cho thấy việc giảm kích thước hạt bằng cách phay bóng và xử lý nhiệt tiếp theo, giúp nới lỏng sự biến dạng trong tỷ lệ kèo góc nhà cái mạng, tốt nhất để cải thiện khả năng sạc và xả Điều này cho thấy rối loạn mạng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất điện cực âm Hơn nữa, nó cho thấy rằng tỷ lệ kèo góc nhà cái liên kết có thể được kiểm soát cho khả năng sạc/xả tốt nhất bằng cách tối ưu hóa quá trình chuẩn bị

"Lần đầu tiên, chúng ta có thể chứng minh rằng sự kết hợp giữa tỷ lệ kèo góc nhà cái và phân tích tỷ lệ kèo góc nhà cái liên kết phạm vi trung gian là một cách hứa hẹn để phát triển hướng dẫn cải thiện các thuộc tính điện cực,"Ghi chú Giáo sư Kitamura"TNO có thể được sử dụng trong pin lithium-ion cho ô tô và có thể đóng góp cho chiến lược tăng trưởng xanh để đạt được tính trung lập carbon,"Ông nói thêm, nhìn về phía tương lai

Những hiểu biết nghiên cứu này là công cụ phát triển các LIB thế hệ tiếp theo với sự an toàn và năng lực được cải thiện, mở đường cho một tương lai năng lượng bền vững, bền vững

Tiêu đề hình ảnh:Ảnh hưởng của tỷ lệ kèo góc nhà cái mạng đến các thuộc tính điện cực của Tinb₂o₇(TNO)
Chú thích hình ảnh:Các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học Tokyo đã phát triển tỷ lệ kèo góc nhà cái nguyên tử ba chiều từ dữ liệu tán xạ của các mẫu TNO khác nhau để kiểm tra các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc tính điện cực âm Phân tích cho thấy rối loạn mạng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất điện cực âm và tỷ lệ kèo góc nhà cái liên kết có thể được kiểm soát bằng cách tối ưu hóa quá trình chuẩn bị
Tín dụng hình ảnh:dr Naoto Kitamura từ Đại học Khoa học Tokyo, Nhật Bản
Loại giấy phép:Nội dung gốc
Hạn chế sử dụng:Không thể sử dụng lại mà không được phép

Về Đại học Khoa học Tokyo

tỷ lệ kèo góc nhà cái Đại(TUS) là một trường đại học nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại học nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa học lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại học đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa học thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa học trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa học và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của thiên nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa học cơ bản đến ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa học được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại học tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại học tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa học Tự nhiên