Bằng cách sử dụng thiết kế phân tử cải tiến, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu chức năng mới mang lại con đường mới giúp giải quyết những thách thức chính về điện trở bề mặt cao và hiệu quả vận chuyển ion thấp, vốn từ lâu đã cản trở sự phát triển của pin trạng thái rắn. Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên tạp chí quốc tế uy tínVật liệu tiên tiến.
Pin lithium{0}}ở trạng thái rắn được công nhận rộng rãi như một hướng đi chiến lược cho việc lưu trữ năng lượng-thế hệ tiếp theo do chúng có mật độ năng lượng và độ an toàn cao. Tuy nhiên, sự tiếp xúc rắn-rắn giữa điện cực và chất điện phân trong pin ở trạng thái rắn-thông thường dẫn đến sự tiếp xúc giữa các bề mặt kém, dẫn đến khả năng cản vận chuyển ion cao và hiệu suất thấp-là một trở ngại lớn cho ứng dụng thương mại.
Để vượt qua thách thức này, nhóm nghiên cứu đã áp dụng một phương pháp mới bằng cách tận dụng tính linh hoạt trong thiết kế của các phân tử polymer. Họ đã khéo léo đưa cả nhóm ethoxy dẫn ion-và chuỗi lưu huỳnh ngắn hoạt động điện hóa vào khung polyme. Điều này tạo ra một vật liệu đa chức năng mới đạt đượctích hợp giao diện cấp độ phân tử-. Vật liệu này không chỉ có độ dẫn ion cao mà còn có thể chuyển đổi hoạt động một cách thông minh giữa vận chuyển ion và lưu trữ năng lượng điện hóa dựa trên cửa sổ điện áp hoạt động.
Pin linh hoạt tích hợp được chế tạo bằng vật liệu này thể hiện độ bền cơ học đặc biệt, chịu đượchơn 20.000 chu kỳ uốn lặp đi lặp lạimà không bị suy giảm hiệu suất. Điều này làm cho nó rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe về thiết bị điện tử linh hoạt và có thể đeo được, chẳng hạn như màn hình có thể cuộn và quần áo thông minh. Hơn nữa, khi được sử dụng làm chất điện phân polyme trong cực âm tổng hợp, vật liệu này đã tăng thành công mật độ năng lượng của cực âm lên tới86%, nâng cao đáng kể hiệu suất pin tổng thể.
Nghiên cứu này không chỉ nêu bật tiềm năng to lớn của thiết kế vật liệu mới này mà còn cung cấp mô hình nghiên cứu mới và nền tảng kỹ thuật vững chắc để phát triển pin trạng thái rắn thế hệ tiếp theo có-hiệu suất cao,-an toàn cao-rắn-, đánh dấu một bước tiến quan trọng của Trung Quốc trong lĩnh vực công nghệ lưu trữ năng lượng linh hoạt.
