Link tải luận văn miễn phí cho ae
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, năng lƣợng là vấn đề nóng bỏng đối với mọi quốc gia trên toàn thế giới. Xã hội càng phát triển, mức tiêu thụ năng lƣợng theo đầu ngƣời ngày càng gia tăng với thời gian. Dân số thế giới gia tăng không ngừng, mức tiêu thụ lớn và tăng quá nhanh trong khi nguồn năng lƣợng ngày càng cạn kiệt đang đẩy thế giới vào một sự khủng hoảng trầm trọng về năng lƣợng.
Vào cuối thế kỉ thứ 18, than đá là một trong những tài nguyên thiên nhiên có nhu cầu lớn nhất giúp công nghiệp hóa quy mô lớn, đô thị hóa phát triển. Thế kỉ 20, dầu mỏ trở thành nguồn năng lƣợng quan trọng nhất, nó là nhiên liệu chủ yếu cho các động cơ đốt trong giúp cho ngành giao thông, sản xuất phát triển. Tuy nhiên, khi đốt cháy chúng sẽ thải ra 1 lƣợng khí CO2 rất lớn làm cho trái đất nóng lên và gây ra hiệu ứng nhà kính đối với Trái đất.
Trong bối cảnh thế giới đang phải đối mặt với nhiều vấn đề môi trƣờng, biến đổi khí hậu, khủng hoảng năng lƣợng, suy thoái kinh tế, vấn đề khai thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn năng lƣợng, đặc biệt là năng lƣợng sạch đƣợc xem nhƣ là giải pháp khả thi và có tính thực tiễn trƣớc mắt cũng nhƣ lâu dài. Bên cạnh đó, chiến lƣợc cho sự phát triển bền vững trong tƣơng lai cần hƣớng đến đa dạng hóa cấu trúc năng lƣợng, nhất là ƣu tiên cho các nguồn năng lƣợng tái sinh đƣợc, vừa
sạch, vừa sẵn có từ thiên nhiên.
Việc khai thác và sử dụng các nguồn năng lƣợng sạch nhƣ năng lƣợng gió và năng lƣợng Mặt Trời hiện nay và trong tƣơng lai đang đƣợc các nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Nhƣng các dạng năng lƣợng này thƣờng không liên tục vì vậy để có thể sử dụng chúng một cách thực sự hữu ích thì các năng lƣợng này cần đƣợc chuyển hóa và tích trữ dƣới dạng điện năng nhờ các thiết bị nhƣ pin, ắc quy nạp lại đƣợc hay các loại tụ điện.
Trong vài thập kỷ qua, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ hiện đại phục vụ cuộc sống của con ngƣời nhƣ các phƣơng tiện nghe nhìn, các phƣơng
tiện liên lạc, trên các vệ tinh nhân tạo mọi thiết bị máy móc ở cách xa con ngƣời vẫn đƣơc hoạt động bình thƣờng và đặc biệt là công nghệ điện tử dẫn đến sự ra đời hàng loạt các thiết bị không dây (máy tính xách tay, điện thoại di động, các thiết bị vũ trụ, hàng không,...). Để đảm bảo các thiết bị hoạt động đƣợc tốt cần có những nguồn năng lƣợng phù hợp, có dung lƣợng lớn, hiệu suất cao, có thể dùng lại nhiều lần và đặc biệt là gọn nhẹ và an toàn. Đây là mục tiêu hƣớng tới trong các nghiên cứu chế tạo các loại pin ion nạp lại đƣợc, đặc biệt là các loại pin ion dạng toàn rắn.
Hiện nay có 3 loại pin đã và đang đƣợc dùng phổ biến, đó là: pin Nickel-Cadmium (NiCd), pin Nickel Metal Hydride (NiMH), pin liti và Li-ion. Pin liti có dung lƣợng lớn, điện thế hoạt động cao, hiện đang là loại pin phổ biến nhất, nó xuất hiện hầu hết trên các mẫu điện thoại, máy tính xách tay, máy nghe nhạc, máy ảnh, PDA phone… Pin Li-ion đã đƣợc tạp chí Automobile bình chọn là công nghệ của năm 2010. Có thể nói đến 90% các thiết bị di động hiện nay đều dùng loại pin này do nhiều ƣu điểm so với NiCd và NiMH, ví dụ nhƣ: nhẹ, hao phí thấp, không bị “hiệu ứng nhớ”. Tuy nhiên, pin Li-ion cũng tồn tại một số hạn chế: đòi hỏi công nghệ chế tạo cao (hoạt tính hóa học mạnh của Liti kim loại), giá thành sản phẩm đắt, độ an toàn không cao.
Ở nƣớc ta hƣớng nghiên cứu về vật liệu và linh kiện pin ion rắn cũng đã đƣợc quan tâm nghiên cứu ở một số cơ sở nhƣ Viện khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh,... và đã đạt đƣợc một số kết quả ban đầu, ví dụ: đã chế tạo thành công vật liệu rắn dẫn ion Li+ ngay tại nhiệt độ phòng LiLaTiO3 và bƣớc đầu thử nghiệm chế tạo pin ion toàn rắn [1], [2], [3]. Tuy nhiên dung lƣợng của loại pin này còn nhỏ, một phần vì độ dẫn ion chƣa cao, mặt khác các vật liệu điện cực catốt sử dụng vật liệu LiMn2O4 và anốt SnO2 chƣa đƣợc nghiên cứu đầy đủ.
Gần đây sợi nano SnO2 là một vật liệu anốt đầy hứa hẹn cho các ứng dụng pin Li-ion nhằm tăng hiệu suất hoạt động của pin Li-ion trong các thiết bị điện tử di
động và tiến tới mở rộng sử dụng trên các phƣơng tiện vận chuyển chạy điện và Hybrid. Trên cơ sở đó tui đặt ra vấn đề “Nghiên cứu, chế tạo vật liệu composite C/Li2SnO3 làm điện cực anốt cho pin Liti Ion”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu, chế tạo điện cực anôt có khả năng tích trữ ion Li+ cao.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu chế tạo vật liệu điện cực anôt trên cơ sở oxit SnO2.
- Khảo sát đặc trƣng cấu trúc và tính chất điện hóa của vật liệu chế tạo đƣợc.
- Khảo sát sự ảnh hƣởng của chế độ công nghệ chế tạo vật liệu, điện cực tới các đặc trƣng tiêm/thoát của điện cực anôt.
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Vật liệu điện cực anôt trên cơ sở Li2SnO3.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Phƣơng pháp nghiên cứu đƣợc sử dụng chủ đạo là thực nghiệm.
- Vật liệu đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp phản ứng pha rắn truyền thống kết hợp với nghiền bi năng lƣợng cao.
- Điện cực đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp phủ trải.
- Các đặc trƣng cấu trúc tinh thể của vật liệu đƣợc nghiên cứu bằng các phƣơng pháp: nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM).
- Các tính chất điện hóa đƣợc nghiên cứu trên hệ điện hoá Autolab bằng phép đo phổ tổng trở và phổ điện thế quét vòng (CV), phƣơng pháp dòng không đổi,….
6. Đóng góp mới của đề tài
- Tìm ra phƣơng pháp chế tạo vật liệu điện cực anôt trên cơ sở oxit SnO2. - Xác định các thông số đặc trƣng cho khả năng tiêm/thoát ion liti: độ dẫn ion
và điện tử, thế điện hóa, dung lƣợng.
- Với việc nhận đƣợc kết quả mới, có tính hệ thống về một lĩnh vực nghiên cứu cơ bản có định hƣớng ứng dụng thuộc chuyên ngành Khoa học Vật liệu. Góp phần đẩy mạnh một hƣớng nghiên cứu mới trong lĩnh vực ion học chất rắn.
hfa2SppFZ03lM0P
