Cải thiện tính chất điện hóa của vật liệu anode trên cơ sở Al dùng cho ắc quy Li-ion với lớp phủ bảo vệ carbon có nguồn gốc từ PVP
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.IMBE.2025.214-220Từ khóa:
Vật liệu anode trên cơ sở Al; Ắc quy Li-ion; Phủ carbon; Polyvinylpyrrolidone.Tóm tắt
Bài báo này trình bày một nghiên cứu về việc cải thiện tính chất điện hóa của bột Al thương mại làm vật liệu anode cho LIB với lớp vỏ bảo vệ có nguồn gốc từ tiền chất PVP bằng một quy trình đơn giản. So sánh vật liệu Al@C đã tổng hợp với Al nguyên bản cho thấy sự khác biệt đáng kể về đặc tính bề mặt. Lớp phủ giúp bảo vệ cấu trúc vật liệu của các hạt Al bên trong, ngăn vật liệu hoạt động bị hư hỏng nhanh chóng và duy trì dung lượng qua nhiều chu kỳ. Quét CV ở chu kỳ 200 cho thấy cường độ các đỉnh oxy hóa khử của vật liệu Al tăng lên đáng kể so với các chu kỳ ban đầu, cho thấy cấu trúc vật liệu hoạt động được bảo toàn hiệu quả. Việc phủ lớp vỏ cũng ảnh hưởng đến quá trình liti hóa của Al bên dưới, dẫn đến sự hoạt hóa dần dần của vật liệu trong các giai đoạn làm việc. Hơn nữa, phép đo EIS cho thấy lớp phủ bảo vệ bên ngoài đã cải thiện quá trình hình thành lớp SEI. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng lớp phủ bảo vệ trên điện cực có thể giảm thiểu hiệu quả các vấn đề liên quan đến Al làm vật liệu anode cho LIB.
Tài liệu tham khảo
[1]. T. Zheng, J. Zhang, X. Guo, W. Jin, and S. T. Boles, “Unlocking room temperature formation of Li-rich phases in aluminum anodes for Li-ion batteries,” Electrochimica Acta, p. 144127, (2024).
[2]. G. D. Kwon et al., “Graphene-coated aluminum thin film anodes for lithium-ion batteries,” ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 10, no. 35, pp. 29486–29495, (2018).
[3]. H. Wang et al., “The progress on aluminum-based anode materials for lithium-ion batteries,” Journal of Materials Chemistry A, vol. 8, no. 48, (2020).
[4]. J. Muldoon, C. B. Bucur, N. Boaretto, T. Gregory, and V. Di Noto, “Polymers: Opening doors to future batteries,” Polymer Reviews, vol. 55, no. 2, pp. 208–246, (2015).
[5]. N. Sazali, W. N. W. Salleh, M. Nur Izwanne, Z. Harun, and K. Kadirgama, “Precursor selection for carbon membrane fabrication: A review,” AMST, vol. 22, no. 2, (2018).
[6]. A. Belgibayeva, S. Berikbaikyzy, Y. Sagynbay, G. Turarova, I. Taniguchi, and Z. Bakenov, “A review on electrospun polyvinylpyrrolidone-derived carbon composite nanofibers as advanced functional materials for energy storage applications and beyond,” Journal of Materials Chemistry A, vol. 11, no. 23, pp. 11964–11986, (2023).
[7]. T. Schoetz, L. W. Gordon, S. Ivanov, A. Bund, D. Mandler, and R. J. Messinger, “Disentangling faradaic, pseudocapacitive, and capacitive charge storage: A tutorial for the characterization of batteries, supercapacitors, and hybrid systems,” Electrochimica Acta, vol. 412, p. 140072, (2022).
[8]. O. Bruj and A. Calborean, “Electrochemical impedance spectroscopy investigation on the charge–discharge cycle life performance of lithium-ion batteries,” Energies, vol. 18, no. 6, p. 1324, (2025).
