Theo báo chí nước ngoài, nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học và Công nghệ Gyeongbuk Daegu (DGIST) đã phát triển một loại vật liệu cathode mới làm từ nickel-cobalt-manganese (NCM), hứa hẹn sẽ kéo dài đáng kể quãng đường hoạt động của xe điện, có khả năng mở ra một kỷ nguyên mới với quãng đường di chuyển 1000 km cho mỗi lần sạc.
(Nguồn ảnh: Viện Khoa học và Công nghệ Gyeongbuk Daegu)
Việc phát triển vật liệu mới này được dẫn dắt bởi giáo sư Park Kyung-soo từ DGIST và giáo sư Park Kwang-jin từ Đại học Gachon.
Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh vai trò quan trọng của vật liệu cathode trong pin lithium-ion. Những vật liệu này rất quan trọng trong việc xác định dung lượng, tuổi thọ, đầu ra và độ an toàn của pin. Đặc biệt, vật liệu cathode NCM, nhờ vào đặc tính của nickel, có khả năng lưu trữ nhiều năng lượng hơn so với vật liệu cathode lithium cobalt oxide (LCO) truyền thống. Sự gia tăng khả năng lưu trữ năng lượng có nghĩa là xe điện có thể chạy xa hơn, đây là yếu tố quyết định cho sự áp dụng rộng rãi của xe điện.
Tuy nhiên, vật liệu cathode NCM đối mặt với thử thách là khi sạc và xả, các hạt dễ bị vỡ, đặc biệt khi hàm lượng nickel tăng. Điều này dẫn đến sự suy giảm dung lượng nhanh chóng và gây ra rủi ro an toàn do thải ra nhiều khí. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ phân tích tiên tiến để giải quyết những thách thức này, chẳng hạn như kính hiển vi điện tử truyền qua và công nghệ phân tích bề mặt, để quan sát những thay đổi xảy ra trong vật liệu cathode. Các nhà nghiên cứu phát hiện rằng với điện áp sạc ban đầu thấp hơn, bề mặt của vật liệu sẽ hình thành các khoảng trống ở kích thước nano, dẫn đến hiệu suất giảm.
Nhóm đã tìm ra giải pháp tương đối đơn giản nhưng hiệu quả để giải quyết vấn đề này, đó là tăng điện áp ban đầu. Sự điều chỉnh này đã thành công trong việc giảm nhẹ việc hình thành khoảng trống, từ đó nâng cao hiệu suất và độ an toàn của vật liệu cathode NCM. Giáo sư Park Kyung-soo cho biết: “Chúng tôi đã xác định được nguyên nhân previously unknown dẫn đến suy giảm hiệu suất của vật liệu cathode NCM ở cấp độ nguyên tử, và đề xuất phương pháp đảm bảo vật liệu cathode đạt dung lượng cao và độ an toàn. Điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển của thế hệ pin lithium-ion tiếp theo và có thể mở ra kỷ nguyên xe điện với quãng đường 1000 km.”