Pin ion Liti (phần 2)

>>> Tiếp theo về Pin Liti
Liti là một kim loại kiềm rất nhẹ có khối l−ợng riêng là 0,543 g/cm3 (nhẹ chỉ bằng một nửa của n−ớc), có thế điện cực chuẩn rất âm ∆ΦoLi/Li = - 3,04V so với NHE, vì vậy đứng đầu về hoạt tính điện hoá. Là vật liệu anot, Liti có mật độ tích trữ năng l−ợng thuộc loại cao nhất cỡ 3860 Ah/kg hơn hẳn các vật liệu anot quen thuộc (chẳng hạn Pb - 260 Ah/kg; Cd ~ 480 Ah/kg; Ag ~ 500 Ah/kg và Zn ~ 820 Ah/kg). Mặc dầu với tính chất −u việt nh− vậy, song do hoạt tính điện hoá quá mãnh liệt nên Li rất dễ bị oxi hoá trong không khí, phản ứng với rất nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ bùng cháy khi gặp n−ớc. Nguồn điện Liti đ−ợc bắt đầu nghiên cứu vào những năm 60 của thế kỷ tr−ớc, song ở trình độ công nghệ tr−ớc đây không đủ điều kiện để chế ngự hoạt tính điện cực mãnh liệt này (làm việc với kim loại Liti đòi hỏi phải khống chế độ ẩm < 0,005%).
Trữ l−ợng của khoáng Liti của thế giới còn khá phong phú so với nhu cầu tiêu thụ hiện nay (~ 44 triệu tấn (1990), có 27000 tấn ở dạng muối cacbonat Li; 10% đ−ợc điều chế dạng kim loại và chỉ có 1,5% dùng để chế tạo pin). Xu thế sử dụng Liti trong nguồn điện mới sẽ gia tăng trong thế kỷ 21. Khi bắt tay nghiên cứu với nguồn điện Liti vào những năm 60 ng−ời ta đã phải đối diện ngay với những đặc thù về vật liệu và kỹ thuật mà tr−ớc đó không một loại nguồn điện nào gặp phải, đó là:
- Môi tr−ờng điện ly làm việc an toàn phải là hữu cơ, có độ dẫn có thể thay thế dung môi H2O truyền thống. Việc W.Harris tìm ra hệ điện ly propylene cacbonat (PC) (1958) có thể xem nh− là một mốc quan trọng, khắc phục những trở ngại đầu tiên để nghiên cứu một cách hệ thống nguồn điện Liti.
- Vấn đề an toàn của vật liệu anot Liti và lựa chọn các vật liệu catot thích hợp để ghép với Liti.
- Công nghệ chế tạo nguồn điện Liti đòi hỏi phải xuất phát từ nguyên lý tích trữ và kết cấu chế tạo hoàn toàn mới.
Sự phát triển của nguồn điện Liti sau đó vào những năm 70 và 80 diễn ra với tốc độ mạnh mẽ trên cơ sở vật liệu mới và công nghệ mới. Những sản phẩm th−ơng mại hoá đầu tiên đã đ−ợc thị tr−ờng đầy tiềm năng chấp nhận vì tính −u việt của sản phẩm, đó là các lĩnh vực quân sự, điện tử dân dụng, b−u chính viễn thông và y tế.
Thật vậy, từ 1970 Mỹ đã chế tạo pin Li/SOCl2,lỏng (hãng SAFT), rồi pin Li/SO2, lỏng ra đời vào 1980 (do SAFT và DURACELL). Lần đầu tiên các hệ pin này sử dụng vật liệu catot lỏng, tuy nhiên do tính năng tốt nên có nhu cầu sử dụng lớn trong quân sự. Phát triển muộn hơn là các hệ pin phục vụ cho nhu cầu dân dụng.
Nhật là n−ớc đi đầu trong lĩnh vực này với các sản phẩm Li/CFx (hãng Matsushita), hệ Li/MnO2 (hãng Sanyo); hệ Li/CuS (SAFT - Pháp), hệ Li - FeS (Eveready - Mỹ)... Đặc biệt sự ra đời của các chủng loại pin Liti phục vụ cho công nghệ cấy ghép máy đo y tế nh− Li/I2 (Polyvinylpyridine); Li/Ag2V4O11... có dung l−