Nghiên cứu phát hiện lớp điện tích 50 nm ngăn chặn ion trong pin thể rắn

Các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Polyme Max Planck (MPI-P) ở Đức, phối hợp với các trường đại học Nhật Bản, đã xác định và đo chính xác một lớp điện tích không gian ở quy mô nano bên trong pin thể rắn lithium đang hoạt động, lớp này làm suy giảm hiệu suất của chúng. Lớp này, dày chưa đến 50 nanomet và chủ yếu nằm ở giao diện điện cực dương, hoạt động như một rào cản bằng cách tích tụ điện tích điện tử đẩy các ion di chuyển, từ đó làm tăng điện trở bên trong. Mặc dù kích thước rất nhỏ—tương đương với độ dày bề mặt của một bong bóng xà phòng—lớp điện tích này góp phần khoảng 7% tổng điện trở của pin, thậm chí có thể cao hơn tùy thuộc vào vật liệu sử dụng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng sự kết hợp mới của kính hiển vi lực Kelvin (KPFM) và phân tích phản ứng hạt nhân (NRA) để quan sát vùng điện tích không gian trong thời gian thực và đo lượng lithium tích tụ, vượt qua những thách thức trước đây khi các ước tính về độ dày của lớp này dao động rộng và không được ghi nhận trong điều kiện hoạt động. Đột phá này cung cấp một hiểu biết rõ ràng hơn về những giới hạn bên trong của pin thể rắn, vốn được xem là đầy hứa hẹn.