Sử dụng vi sóng sản xuất vật liệu nano cho cực âm pin natri–ion siêu nhanh
Nhóm nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Vật liệu Mới và Công nghệ Tiên tiến ở Ai Cập phát triển phương pháp nhanh chóng và rẻ tiền tổng hợp các vật liệu nano photphat kim loại kiềm để sử dụng trong pin natri-ion.
Pin Natri-ion thương mại. Ảnh Tech Xplore
Với nhu cầu ngày càng tăng đối với các trang thiết bị chạy bằng pin như ô tô và điện thoại, các nhà khoa học tập trung vào phát triển pin với mục đích làm cho pin rẻ hơn, lưu trữ điện năng hiệu quả hơn. Hiện nay, pin lithium-ion là dạng pin tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi. Nhưng lithium ngày càng khó khai thác do trữ lượng không nhiều., vì vậy cần phải tìm kiếm một giải pháp thay thế ưu việt hơn.
Cho đến nay, pin natri-ion dường như có nhiều hứa hẹn nhất. Natri khá dồi dào và dễ khai thác, pin làm bằng natri thân thiện môi trường hơn nhiều so với pin làm bằng lithium, an toàn hơn do không gây ra nguy cơ cháy nổ.
Nhưng hiện nay, chế tạo những loại pin như vậy vẫn đòi hỏi nhiều chi phí hơn so với pin lithium-ion. Vì lithium được thay thế bằng natri do nhằm đạt được chi phí thấp, nên cần có một phương pháp xử lý rẻ để duy trì giá thành pin ở mức thấp nhất có thể.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm các nhà khoa học Ai Cập đang tìm cách chế tạo pin với giá thành thấp hơn. Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học Ai Cập phát triển một phương pháp sản xuất liên quan đến việc sử dụng vi sóng làm cơ chế gia nhiệt.
Các nhà khoa học Ai Cập đã phát triển một phương pháp tổng hợp cực nhanh sử dụng độ hấp thụ vi sóng cao của hàm lượng cacbua silic trong tro rơm rạ. Quy trình của phương pháp mới là trộn các vật liệu Fe3(PO4)2 , 8H2O, Na2HPO4, glucozơ và than hoạt tính ACB. Sau khi trộn, vật liệu được nghiền nhỏ và sau đó được đặt trong một thiết bị vi sóng (các nhà nghiên cứu sử dụng lò vi sóng tiêu chuẩn có sẵn) cùng với hỗn hợp tro rơm rạ để tạo điều kiện làm nóng.
Quy trình tổng hợp natri sắt photphat bằng máy nghiền bi và vi sóng hỗ trợ , sử dụng trong pin natri -ion và siêu tụ điện natri-ion. Ảnh Báo cáo Khoa học (2022).
Sau khi nung nóng và làm lạnh, vật liệu tạo thành là hỗn hợp vô định hình/maricit của vật liệu tổng hợp natri sắt photphat-cacbon (NaFePO 4-C) được tổng hợp, kết tinh và phủ carbon bằng cách sử dụng gia nhiệt vi sóng một bước, có thể được sử dụng để tạo ra cực âm pin natri-ion. Các nhà nghiên cứu cho biết, quá trình làm nóng xảy ra trong khoảng 60 giây, kỹ thuật xử lý này nhanh hơn đáng kể so với những kỹ thuật khác đã được thử nghiệm và không liên quan đến việc sử dụng khí trơ có độ tinh khiết cao trong bất kỳ giai đoạn xử lý nào. Ưu điểm này làm giảm đáng kể chi phí sản xuất.
Kỹ thuật sản xuất vật liệu dành cho pin natri – ion của các nhà khoa học Ai Cập được đăng trên tạp chí Scientific Reports.
Các nhà khoa học nhấn mạnh, ngoài việc sử dụng kỹ thuật này để sản xuất pin natri-ion, quy trình cũng được sử dụng để sản xuất siêu tụ điện ion natri.
