Nghiên cứu quá trình đan cài ion Na+ vào cấu trúc olivine LiFePO4

Trong th´e kỷ 21, pin sạc chính là chìa khóa trong các hoạt động của xã hội hiện đại do có khả năng ˆ ứng dụng từ các thi´et bị dị động (điện thoại di động, máy tính xách tay…) đ ˆ ´en các ứng dụng công ˆ nghiệp như (xe điện, xe lại điện hay lưới điện thông minh). Trong số các loại pin sạc, pin sạc Li-ion (LIBs) được xem như là loại pin sạc tốt nhất do có mật độ năng lượng và công suất cao. Pin sạc Na-ion (SIBs) có thể được xem như là ứng viên tiềm năng bên cạnh pin sạc Li-ion. Hai loại pin sạc LIBs và SIBs có cùng nguyên lý hoạt động với sự đan cài thuận nghịch ion Li+ hay Na+ vào trong cấu trúc vật liệu điện cực dương và vật liệu điện cực âm trong quá trình hoạt động. Nghiên cứu tập trung khảo sát cấu trúc tinh thể, hình thái và tính chất điện hóa của vật liệu olivine LiFePO4 tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt, sau quá trình oxy hóa điện hóa và sau khi đan cài ion Na+. Cấu trúc và hình thái vật liệu được khảo sát bằng các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán xạ Raman. K´et quả thu được từ phương pháp Rietveld Refinement ˆ từ giản đồ XRD của LiFePO4 cho hệ số χ2 nhỏ (2,32%), điều này chứng tỏ cấu trúc của vật liệu này được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt sạch, không có tạp chất. K´et quả ảnh SEM cho thấy ˆ vật liệu tổng hợp có kích thước hạt đồng đều, với kích thước hạt phân bố ở cấp độ micromet. Vật liệu LiFePO4 được nghiên cứu khả năng đan cài ion Na+ vào cấu trúc sau quá trình oxy hóa điện hóa với tốc độ C/20. K´et quả phân tích tính chất phóng-sạc cho thấy dung lượng riêng cao nhất ˆ đạt 80 mAh/g. K´et quả ˆ ex-situ XRD cho thấy cấu trúc khung FePO4 được duy trì ổn định trong quá trình di chuyển thuận nghịch của ion Na+ với dung lượng riêng đạt 73 mAh/ g trong 30 chu kỳ.