Pin thể rắn

Pin thể rắn.

Các nhánh lithi từ cực dương xuyên qua lớp phân cách tiến về cực âm.

Pin lithi air là một ví dụ về pin thể rắn. Pin Li-air sử dụng quá trình oxy hóa lithi ở cực dương và quá trình khử oxy ở cực âm để lưu trữ dòng điện.

Pin thể rắn, pin trạng thái rắn là pin sử dụng điện cực và điện phân trạng thái rắn để dẫn ion, thay cho chất lỏng hoặc polymer thường thấy ở pin Li-ion hoặc pin Li-ion polymer.^[1][2] Chất liệu sử dụng làm chất điện ly trong pin thể rắn có thể gồm các oxide O^2–, sulfide S²⁻, phosphat [PO
₄]³⁻
, hoặc polymer trạng thái rắn. Pin thể rắn được ứng dụng trong các máy tạo nhịp tim nhân tạo, RFID, thiết bị mang trên người và xe chạy điện. Pin thể rắn an toàn hơn, mật độ năng lượng cao hơn nhưng chi phí sản xuất cao hơn pin Li-ion.^{[cần dẫn nguồn]}

Lịch sử

Vào khoảng giữa những năm 1831 và 1834, Michael Faraday đã phát hiện ra chất điện phân rắn là bạc sulfide và chì(II) fluoride, đặt nền móng cho các ion ở trạng thái rắn.^[3][4]

Vào cuối những năm 1950, một số hệ thống điện hóa đã sử dụng chất điện phân rắn. Họ sử dụng ion bạc, nhưng có một số đặc tính không mong muốn, bao gồm mật độ năng lượng và điện áp tế bào thấp, và điện trở bên trong cao.^[5] Một loại chất điện phân trạng thái rắn mới, được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, xuất hiện vào những năm 1990, sau đó được sử dụng để sản xuất pin Li-ion màng mỏng.^[6]

Nguyên vật liệu

Xem thêm: Chất điện phân thể rắn

Các ứng cử viên làm vật liệu điện phân thể rắn bao gồm lithi orthosilicat (Li₄SiO₄),^[7] thủy tinh,^[8] sulfide^[9] và RbAg₄I₅. Các chất điện phân rắn oxide chính bao gồm Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃ (LAGP), Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃ (LATP), loại perovskite Li_3xLa_2/3-xTiO₃ (LLTO), và loại garnet Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂ (LLZO) với Li kim loại.

Xem thêm

• Chất điện ly
• Chất điện ly mạnh

Tham khảo

1. Reisch, Marc S. (ngày 20 tháng 11 năm 2017). “Solid-state batteries inch their way toward commercialization”. Chemical & Engineering News. 95 (46): 19–21. doi:10.1021/cen-09546-bus.
2. Vandervell, Andy (ngày 26 tháng 9 năm 2017). “What is a solid-state battery? The benefits explained”. Wired UK. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2018.
3. Funke K (tháng 8 năm 2013). “Solid State Ionics: from Michael Faraday to green energy-the European dimension”. Science and Technology of Advanced Materials. 14 (4): 043502. Bibcode:2013STAdM..14d3502F. doi:10.1088/1468-6996/14/4/043502. PMC 5090311. PMID 27877585.
4. Lee, Sehee (2012). “Solid State Cell Chemistries and Designs” (PDF). ARPA-E. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2018.
5. Owens, Boone B.; Munshi, M. Z. A. (tháng 1 năm 1987). “History of Solid State Batteries” (PDF). Defense Technical Information Center. Corrosion Research Center, University of Minnesota. Bibcode:1987umn..rept.....O. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 31 tháng 8 năm 2020. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2018.
6. Jones, Kevin S.; Rudawski, Nicholas G.; Oladeji, Isaiah; Pitts, Roland; Fox, Richard. “The state of solid-state batteries” (PDF). American Ceramic Society Bulletin. 91 (2). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 19 tháng 2 năm 2018. Truy cập ngày 16 tháng 12 năm 2021.
7. Chandler, David L. (12 tháng 7 năm 2017). “Study suggests route to improving rechargeable lithium batteries”. Massachusetts Institute of Technology. Researchers have tried to get around these problems by using an electrolyte made out of solid materials, such as some ceramics.
8. Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên UTAustin
9. Chandler, David L. (2 tháng 2 năm 2017). “Toward all-solid lithium batteries”. Massachusetts Institute of Technology. Researchers investigate mechanics of lithium sulfides, which show promise as solid electrolytes.

Liên kết ngoài

• Dudney, Nancy J.; Wes, William C; Nanda, Jagjit (2015). Handbook of Solid State Batteries and Capacitors (ấn bản 2). World Scientific Publishing. doi:10.1142/9487. hdl:10023/9281. ISBN 978-981-4651-89-9.
• Goodenough, J. B. (2016). “Batteries and a Sustainable Modern Society”. Electrochemical Society Interface. 25 (3): 67–70. doi:10.1149/2.F05163if.
• Braga, M.H.; Grundish, N.S.; Murchison, A.J.; Goodenough, J.B. (ngày 9 tháng 12 năm 2016). “Alternative strategy for a safe rechargeable battery”. Energy & Environmental Science. 10: 331–336. doi:10.1039/C6EE02888H. Bản gốc lưu trữ ngày 2 tháng 9 năm 2017. Truy cập ngày 15 tháng 3 năm 2017.
• M. H. Braga; J. A. Ferreira; V. Stockhausen; J. E. Oliveirad; A. El-Azabe (ngày 21 tháng 4 năm 2014). “Novel Li3ClO based glasses with superionic properties for lithium batteries”. Journal of Materials Chemistry A. 2 (15): 5470–5480. doi:10.1039/C3TA15087A. hdl:10400.9/2664.
• Solid State Batteries who's doing what? trên YouTube
• Solid State Batteries Part 2 (Q&A) trên YouTube
• Công nghệ pin thể rắn sẽ thay đổi thế giới như thế nào? Lê Ngọc VOV 17/06/2021
  • How Solid-state Battery Technology Will Change the World Christopher McFadden, Interesting Engineering Jun 13, 2021