Trung tâm Helmholtz ở Berlin đã phát triển một phương pháp tiên phong để phân tích sự suy thoái của pin thể rắn, nhằm mục đích nâng cao tuổi thọ và hiệu suất của chúng.
Pin thể rắn được công nhận vì mật độ năng lượng cao hơn và độ an toàn được cải thiện so với pin điện phân lỏng thông thường. Tuy nhiên, chúng phải đối mặt với những thách thức như tuổi thọ giảm và dung lượng giảm dần theo chu kỳ sạc lặp lại. Giải quyết những vấn đề này là trọng tâm chính của các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Helmholtz.
Tiến sĩ Elmar Kataev, nhà nghiên cứu tại Trung tâm Helmholtz, cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi là tìm hiểu những nguyên nhân cơ bản gây ra sự suy giảm chất lượng ở pin thể rắn và tìm cách giảm thiểu chúng”.
Pin thể rắn sử dụng chất dẫn ion rắn thay vì chất điện phân lỏng, mang lại khả năng an toàn và lưu trữ được cải thiện. Mặc dù có những ưu điểm này, việc hình thành các sản phẩm phân hủy và các pha xen kẽ tại các giao diện điện phân-điện cực trong quá trình sạc và xả cản trở quá trình vận chuyển ion và dẫn đến mất lithium hoạt động, do đó làm giảm dung lượng pin theo thời gian.
Để nghiên cứu các phản ứng này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ tia X tiên tiến tại nguồn bức xạ synchrotron BESSY II. Kataev giải thích: “Bằng cách kích thích các nguyên tử trong mẫu, chúng tôi có thể xác định các sản phẩm phản ứng và đánh giá khả năng đảo ngược của chúng”.
Nghiên cứu tập trung vào Li6PS5Cl, một vật liệu đầy hứa hẹn cho pin thể rắn do có độ dẫn ion cao. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một bộ thu dòng điện niken siêu mỏng để nghiên cứu các phản ứng điện hóa tại các giao diện chôn, tiết lộ những hiểu biết có thể cung cấp thông tin cải tiến về vật liệu và thiết kế pin.
Kataev nhấn mạnh: “Bước đột phá về phương pháp này cho phép chúng tôi theo dõi và hiểu rõ hơn các quá trình điện hóa bên trong pin thể rắn”.
Evmagz
