Nghiên cứu chế tạo điện cực Li2Se bằng phương pháp khử tại chỗ từ multilayer graphene-embedded 2D-MoSe2 trong Pin Li-Se hiệu suất cao

Nhóm nghiên cứu của TS. Bùi Thị Hoa và cộng sự đã nghiên cứu chế tạo vật liệu lai hóa Gr-MoSe2 bằng phương pháp thủy nhiệt sử dụng hệ hồi lưu an toàn, ứng dụng làm vật liệu trong hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa như pin lithium, mang đến cơ hội phát triển các loại pin sạc hiệu suất cao mới.
12/11/2021 - 01:24 AM 99 lượt xem
    Nhu cầu năng lượng cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ dẫn đến việc phát triển các hệ thống và thiết bị dự trữ năng lượng cao là vô cùng cần thiết. Pin Lithium- selen (Li-Se) với dung lượng lý thuyết 678mAh/g và 5253 mAh/cm3 được coi là ứng cử viên đầy hứa hẹn cho công nghệ pin mới trong tương lai. Việc phát triển các vật liệu điện cực có dung lượng cao, dễ dàng tổng hợp, với giá thành thấp là ưu tiên hàng đầu để pin Li-Se trở thành sản phẩm thương mại. Vật liệu cấu trúc phân lớp hai chiều (2D), nhóm hợp chất dichalcogenide kim loại chuyển tiếp (với công thức MX2; M = Mo, V, W,..; X: S, Se, Te) là vật liệu đầy hứa hẹn cho sản phẩm pin sạc Lithium do cấu trúc phân lớp của chúng, đặc tính điện tử thú vị và dung lượng lý thuyết cao. Trong đó, molypden diselenide (MoSe2) đangthu hút được rất nhiều nghiên cứu liên quan đến ứng dụng trong pin Lithium. Cấu trúc phân lớp của MoSe2 cùng với kích thước và độ dẫn điện của Se cho thấy tính khả thi cao ứng dụng chúng làm vật liệu trong hệ thống lưu trữ năng lượng điện hóa như pin lithium, mang đến cơ hội phát triển các loại pin sạc hiệu suất cao mới.
 
    Nhóm nghiên cứu TS. Bùi Thị Hoa và cộng sự đã tổng hợp vật liệu lai hóa Gr-MoSe2 bằng phương pháp thủy nhiệt sử dụng hệ hồi lưu an toàn với dung môi hữu cơ diethylene glycol, polypropylviologen làm tiền chất carbon (C), và selenoacetamide được sử dụng làm tiền chất Se để tổng hợp MoSe2 và tiếp theo là nung sản phẩm của quá trình thủy nhiệt trong môi trường khí trơ N2 để tạo thành Gr- MoSe2, với nhiều lớp graphene được xen kẽ giữa các lớp MoSe2. Gr- MoSe2 được sử dụng làm vật liệu cực âm trong pin Li-Se, tại chu kì đầu tiên Gr- MoSe2 được khử để hình thành tại chỗ Li2Se trên khung graphene, và từ đây trở thành chất đầu cho chu trình sạc xả liên tục của pin. Kết quả  thể hiện dung lượng thu được ở mật độ dòng 0.1A/g là 715 mAh /g và ở mật độ dòng rất cao 5A/g pin có dung lượng hoạt động 382 mAh /g. Để khảo sát độ bền của vật liệu điện cực, pin lắp ráp được đã được khảo sát ở mật độ dòng điện 1 A/g trong 100 chu kỳ, dung lượng phóng điện thuận nghịch là 560 mAh /g có  với tốc độ giảm dung lượng của tế bào là 0,04% /một chu kỳ với hiệu suất Coulombic gần 100% trong suốt quá trình sạc xả. Graphene đa lớp đã cung cấp một khung nền ổn định cho cả quá trình sạc xả làm giảm hiệu ứng “shuttle effect”. Vật liệu Gr- MoSe2 cho thấy tính khả thi của loại vật liệu điện cực này ứng dụng trong pin Li-Se 


Hình 1: Cấu trúc ML-Gr-MoSe2 và mô tả quá trình xạc xả của pin Li-Se sử dụng vật liệu ML-Gr-MoSe2

 
Kết quả này của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí quốc tế uy tín Electrochimica Acta (IF = 6.215), 368 (1), 2021, " High-performance Li–Se battery: Li 2 Se cathode as intercalation product of electrochemical in situ reduction of multilayer graphene-embedde d 2D-MoSe2".
 
Link: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.137556

 

Hội nghị cán bộ viên chức và Tổng kết công tác Công Đoàn năm 2021

Chiều ngày 07/01/2022, Viện Khoa học vật liệu đã tổ chức Hội nghị cán bộ viên chức và Tổng kết công tác Công Đoàn năm 2021, triển khai nhiệm vụ năm 2022.
Xem chi tiết

Trao giải Cuộc thi ảnh “Tuổi trẻ IMS trong nghiên cứu khoa học” năm 2021

Chi Đoàn Thanh niên Viện Khoa học vật liệu đã công bố và trao giải Cuộc thi ảnh "Tuổi trẻ IMS trong nghiên cứu khoa học" năm 2021
Xem chi tiết

Viện Khoa học vật liệu tổ chức Hội nghị Tổng kết công tác năm 2021 và đón nhận Cờ thi đua của Chính Phủ

Ngày 07/01/2022, tại Hội trường lớn Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Viện Khoa học vật liệu đã tổ chức Hội nghị tổng kết công tác năm 2021 và đón nhận Cờ thi đua của Chính phủ.
Xem chi tiết
Viện khoa học vật liệu
  • 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
  • Điện thoại: 024 37564 129
  • Email: office@ims.vast.ac.vn
  • Giờ làm việc: 08h30 tới 17h00 từ thứ Hai đến thứ Sáu
© 2021 Bản quyền thuộc về VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU.