BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  20,071,745
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

Khoa học kỹ thuật và công nghệ

BB

Bùi Trung Hiếu, Lê Đăng Mạnh(1), Phạm Hoài Phương, Ngô Hoàng Long

Chế tạo vật liệu cấu trúc lõi/vỏ dạng sợi nano carbon/cobalt ứng dụng làm điện cực pin Li-O2

Constructing carbon nanofiber/cobalt core/coating material for Li-O2 battery cathodes

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Nguyễn Tất Thành

2023

2

15

Màng không dệt cấu tạo từ các sợi nano carbon với xúc tác hạt nano Cobalt (Co) trên bề mặt (CNF/Co) đã được chế tạo bằng phương pháp electrospinning đồng trục, ứng dụng làm điện cực cathode cho pin lithium-oxygen (Li-O2). Quá trình electrospinning đồng trục được tiến hành với dung dịch lõi/vỏ là polyacrylonitrile/ (hỗn hợp cobalt acetylacetonate và polyvinylpyrrolidone), tương ứng. Sau quá trình xử lí nhiệt, tấm CNF/Co không chất kết dính thu được với các hạt nano Co phân bố đồng đều trên bề mặt sợi CNF. Với sự có mặt của xúc tác nano Co, pin Li-O2 sử dụng điện cực cathode CNF/Co thể hiện hiệu quả điện hóa cao hơn đáng kể với dung lượng riêng 4650 mAh/gc so với 3360 mAh/g của CNF tại 500 mA/gc. Kết quả cho thấy, hạt nano Co dẫn đến hình thành Li2O2, với tính tinh thể kém, điều này giúp làm giảm sự quá thế cho quá trình xả và nạp. Hiệu suất năng lượng của pin Li-O2 dùng điện cực CNF/Co cao hơn 20 % so với dùng điện cực CNF tại cả hai điều kiện xả - nạp đẳng dòng toàn bộ dung lượng và dung lượng giới hạn 1000 mAh/gc. Đặc tính này cũng giúp kéo dài tuổi thọ của pin Li-O2 sử dụng điện cực cathode CNF@Co (> 80 chu kì) so với pin Li-O2 sử dụng điện cực CNF (67 chu kì) tại dung lượng giới hạn 1.000 mAh/gc và mật độ dòng 500 mA/gc.

In this study, we successfully design and synthesize the non-woven mats constructed from carbon nanofibers with cobalt attached on its surface (CNF/Co) by coaxial electrospinning (ES) for high-performance Li-O2 battery cathode. The coaxial ES process involved a solution of polyacrylonitrile as core fluid and a blend of Co acetylacetonate and polyvinylpyrrolidone solution as sheath fluid. For CNF/Co cathode, Co (45 wt%) with nanosize (most of them were lower than 50 nm) is well distributed on the surface of CNF. Electrochemical tests of the CNF/Co as Li-O2 cathode exhibited that the specific capacity of 4650 mAh/gc compared with 3360 mAh/g of the CNF at 500 mA/gc. The Co nanoparticles leads to the formation of Li2O2 with low crystalization rate, which reduces overpotential during the discharging and injecting steps. The energy efficiency of Li-O2 batteries using CNF/Co cathodes is 20% higher than using CNF cathodes at whole capacity (1000 mAh/gc) discharge/injection. It contributes to considerably prolonged cycle life of the LOB using the CNF/Co (> 80 cycles) in comparison to the cell using the CNF cathode (67 cycles) with limiting capacity of 1000 mAh/gc at a current density of 500 mA/gc.

Xem toàn văn