Pin lithium-ion truyền thống dễ gặp các vấn đề như độ nhớt của chất điện phân tăng, độ dẫn ion giảm và trở kháng truyền điện tích giao diện tăng mạnh trong môi trường dưới -20°C, dẫn đến hiệu suất pin giảm nhanh hoặc thậm chí hỏng hóc. Do đó, việc thực hiện đồng thời vận chuyển ion số lượng lớn hiệu quả và động lực giao diện ổn định trong điều kiện nhiệt độ cực thấp đã trở thành một vấn đề cốt lõi cần được khắc phục trong lĩnh vực thiết bị lưu trữ năng lượng ở nhiệt độ thấp.
Gần đây, nhóm của Ma Yanwei từ Viện Kỹ thuật Điện, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã phát triển thành công tụ điện lithium-ion có thể hoạt động trong môi trường nhiệt độ cực thấp -100°C, phá kỷ lục hoạt động ở nhiệt độ thấp của loại thiết bị này. Các kết quả liên quan đã được công bố trên tạp chí "Hóa học ứng dụng Đức".
Nhóm nghiên cứu đã đề xuất chiến lược thiết kế chất điện phân ở nhiệt độ thấp mới bắt đầu từ thiết kế cấu trúc phân tử của dung môi điện phân và điều chỉnh các tương tác lưỡng cực yếu.
Bằng cách đưa nhóm fluoride (-CF3) có hiệu ứng hút electron mạnh vào các phân tử dung môi, lớp vỏ hòa tan cứng trong chất điện phân truyền thống bị phá vỡ và cấu trúc kết tụ yếu phối hợp dung môi-anion (AGG-w) độc đáo được tạo ra.
Chất điện phân tổng hợp yếu này không chỉ duy trì các đặc tính khối tuyệt vời như độ dẫn ion cao, độ nhớt thấp và phạm vi chất lỏng rộng ở nhiệt độ thấp mà còn đạt được các đặc tính động lực học bề mặt ổn định như trở kháng thấp và truyền nhanh.
Tụ điện lithium ion 1100 F được chế tạo dựa trên chất điện phân nhiệt độ thấp mới này đã đạt được thành công mức phóng điện ổn định trong môi trường nhiệt độ cực thấp -100°C.
Nghiên cứu này không chỉ phá vỡ nút thắt ứng dụng của tụ điện lithium-ion trong môi trường cực lạnh mà còn đặt nền tảng lý thuyết cho việc phát triển hệ thống điện hóa hiệu suất cao cho môi trường khắc nghiệt. có ý nghĩa to lớn đối với việc thực hiện chiến lược khám phá không gian sâu và vùng cực của đất nước tôi.
