MIT vạch ra giới hạn tốc độ tiềm ẩn của lithium để mở khóa pin xe điện thế hệ tiếp theo

Các nhà nghiên cứu tại MIT đã phát triển một mô hình mới gọi là mô hình Chuyển giao Ion-Điện tử Kết hợp (CIET), định nghĩa lại phản ứng hóa học cơ bản của quá trình xen kẽ ion lithium trong pin. Phản ứng này điều khiển cách các ion lithium chèn vào điện cực rắn, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ sạc và xả pin. Các mô hình trước đây, đặc biệt là phương trình Butler-Volmer, giả định rằng sự khuếch tán ion là bước giới hạn tốc độ, nhưng dữ liệu thực nghiệm thường mâu thuẫn với những dự đoán này. Sử dụng một kỹ thuật điện hóa mới bao gồm các đợt điện áp ngắn lặp đi lặp lại, nhóm nghiên cứu MIT đã đo chính xác tốc độ xen kẽ trên hơn 50 tổ hợp điện phân-điện cực, bao gồm các vật liệu pin phổ biến như oxit lithium-niken-mangan-coban và oxit lithium-coban. Nghiên cứu cho thấy tốc độ xen kẽ lithium chậm hơn đáng kể so với suy nghĩ trước đây và được kiểm soát bởi quá trình chuyển giao đồng thời cả ion lithium và electron đến điện cực — một quá trình được mô tả bởi mô hình CIET. Quá trình chuyển giao kết hợp này làm giảm rào cản năng lượng cho phản ứng và là bước giới hạn tốc độ thực sự trong hoạt động của pin. Những hiểu biết từ nghiên cứu này