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

Abstract

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/g_c so với 3360 mAh/g của CNF tại 500 mA/g_c. 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/g_c. 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/g_c và mật độ dòng 500 mA/g_c.

® 2023 Journal of Science and Technology - NTTU