I. Nghiên cứu tổng hợp
Luận án tập trung vào nghiên cứu tổng hợp vật liệu dẫn ion lithium từ cao su thiên nhiên loại protein. Quá trình tổng hợp bao gồm việc loại bỏ protein từ cao su thiên nhiên, sau đó tiến hành epoxy hóa để tạo ra vật liệu nền phù hợp. Phương pháp tổng hợp được thực hiện thông qua các bước chuẩn bị nguyên liệu, epoxy hóa, và tạo màng dẫn ion. Các thí nghiệm được tiến hành với sự hỗ trợ của các thiết bị hiện đại như FT-IR, DSC, và SEM để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của quá trình tổng hợp.
1.1. Loại bỏ protein từ cao su thiên nhiên
Quá trình loại bỏ protein được thực hiện bằng cách sử dụng các hóa chất như ammonium sulphate, axit acetic, và ure. Các thí nghiệm được tiến hành để xác định ảnh hưởng của hàm lượng các hóa chất này đến hiệu quả loại bỏ protein. Kết quả cho thấy, việc sử dụng ammonium sulphate và axit acetic đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ protein, tạo ra cao su thiên nhiên loại protein (DPNR) với độ tinh khiết cao.
1.2. Epoxy hóa cao su thiên nhiên
Sau khi loại bỏ protein, cao su thiên nhiên được epoxy hóa bằng axit peracetic. Quá trình này được nghiên cứu để xác định ảnh hưởng của lượng axit peracetic đến hàm lượng nhóm epoxy tạo thành. Kết quả cho thấy, việc tăng lượng axit peracetic dẫn đến sự gia tăng hàm lượng nhóm epoxy, tạo ra cao su thiên nhiên epoxy hóa (EDPNR) với cấu trúc phù hợp cho việc dẫn ion.
II. Cấu trúc vật liệu
Luận án phân tích cấu trúc vật liệu của các màng dẫn ion được tổng hợp từ cao su thiên nhiên loại protein epoxy hóa. Các phương pháp phân tích như FT-IR, XRD, và SEM được sử dụng để xác định cấu trúc và hình thái của vật liệu. Kết quả cho thấy, cấu trúc của vật liệu có sự tương tác mạnh mẽ giữa các nhóm epoxy và ion lithium, tạo ra một mạng lưới dẫn ion hiệu quả.
2.1. Phân tích cấu trúc bằng FT IR
Phổ FT-IR được sử dụng để xác định sự hiện diện của các nhóm epoxy và các liên kết hóa học trong vật liệu. Kết quả cho thấy, các nhóm epoxy trong EDPNR tương tác mạnh với ion lithium, tạo ra các liên kết phối trí giúp cải thiện khả năng dẫn ion.
2.2. Phân tích hình thái bằng SEM
Hình ảnh SEM cho thấy cấu trúc bề mặt của các màng dẫn ion. Các màng được tổng hợp từ EDPNR có cấu trúc đồng nhất và không có lỗ rỗng lớn, điều này giúp cải thiện tính chất cơ học và độ dẫn ion của vật liệu.
III. Tính chất vật liệu
Luận án đánh giá tính chất vật liệu của các màng dẫn ion, bao gồm tính chất điện hóa và cơ học. Các thí nghiệm được tiến hành để xác định ảnh hưởng của hàm lượng muối lithium, chất hóa dẻo, và các bột độn nano đến tính chất của vật liệu. Kết quả cho thấy, việc sử dụng chất hóa dẻo và bột độn nano giúp cải thiện đáng kể độ dẫn ion và tính chất cơ học của vật liệu.
3.1. Tính chất điện hóa
Độ dẫn ion của các màng dẫn ion được đo bằng phương pháp phổ tổng trở điện hóa. Kết quả cho thấy, việc tăng hàm lượng muối lithium và chất hóa dẻo giúp cải thiện độ dẫn ion của vật liệu. Các màng dẫn ion từ EDPNR đạt độ dẫn ion cao nhất ở nhiệt độ phòng, phù hợp cho ứng dụng trong pin lithium-ion.
3.2. Tính chất cơ học
Tính chất cơ học của các màng dẫn ion được đánh giá thông qua các thí nghiệm kéo và đo độ giãn dài. Kết quả cho thấy, các màng dẫn ion từ EDPNR có độ bền cơ học tốt, đảm bảo khả năng ứng dụng trong các thiết bị điện tử linh hoạt.
IV. Ứng dụng trong pin lithium ion
Luận án đề xuất ứng dụng trong pin lithium-ion của các màng dẫn ion được tổng hợp từ cao su thiên nhiên loại protein epoxy hóa. Các màng dẫn ion này có thể thay thế vật liệu dẫn ion lỏng trong pin lithium-ion, giúp cải thiện tính an toàn và hiệu suất của pin. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các màng dẫn ion từ EDPNR có độ dẫn ion cao và tính chất cơ học tốt, phù hợp cho việc chế tạo các loại pin có kích thước nhỏ và linh hoạt.
4.1. Cải thiện tính an toàn
Việc sử dụng màng dẫn ion từ EDPNR giúp loại bỏ nguy cơ rò rỉ và cháy nổ liên quan đến vật liệu dẫn ion lỏng. Điều này làm tăng tính an toàn của pin lithium-ion, đặc biệt trong các ứng dụng di động và xe điện.
4.2. Tăng hiệu suất pin
Các màng dẫn ion từ EDPNR có độ dẫn ion cao và khả năng tạo màng mỏng, giúp tăng hiệu suất và dung lượng của pin lithium-ion. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử hiện đại.
