I. Cấu trúc vật liệu dẫn ion lithium
Nghiên cứu tập trung vào cấu trúc vật liệu dẫn ion lithium được tổng hợp từ cao su thiên nhiên loại protein. Quá trình loại bỏ protein và epoxy hóa cao su thiên nhiên tạo ra cấu trúc polyme có khả năng dẫn ion lithium hiệu quả. Cấu trúc này được phân tích bằng các phương pháp như FT-IR, NMR, và XRD để xác định sự hình thành các nhóm epoxy và liên kết hóa học giữa polyme và muối lithium. Kết quả cho thấy, cấu trúc vật liệu có ảnh hưởng lớn đến tính chất dẫn ion và độ bền cơ học của màng.
1.1. Quá trình loại bỏ protein
Quá trình loại bỏ protein từ cao su thiên nhiên được thực hiện bằng cách sử dụng các hóa chất như ammonium sulphate, axit acetic, và ure. Hiệu quả loại bỏ protein được đánh giá thông qua hàm lượng gel và phân tích phổ FT-IR. Kết quả cho thấy, hàm lượng protein giảm đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình epoxy hóa tiếp theo.
1.2. Epoxy hóa cao su thiên nhiên
Quá trình epoxy hóa được thực hiện bằng cách sử dụng axit peracetic, tạo ra các nhóm epoxy trên mạch polyme. Hàm lượng nhóm epoxy được xác định bằng phương pháp chuẩn độ và phân tích phổ NMR. Kết quả cho thấy, hàm lượng nhóm epoxy tăng lên khi tăng lượng axit peracetic, ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất dẫn ion của vật liệu.
II. Tính chất vật liệu dẫn ion lithium
Nghiên cứu đánh giá tính chất vật liệu dẫn ion lithium thông qua các phương pháp phân tích nhiệt (DSC, TGA), phân tích phổ tổng trở điện hóa, và đo độ bền cơ học. Kết quả cho thấy, vật liệu có độ dẫn ion cao ở nhiệt độ phòng, đạt khoảng 10^-4 S/cm, và có độ bền cơ học tốt. Tính chất điện của vật liệu được cải thiện đáng kể khi sử dụng chất hóa dẻo (EC+PC) và bột độn nano SiO2.
2.1. Ảnh hưởng của muối lithium
Hàm lượng muối lithium (LiCF3SO3) ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất dẫn ion và nhiệt độ hóa thủy tinh (Tg) của màng. Kết quả phân tích DSC cho thấy, Tg giảm khi tăng hàm lượng muối, điều này làm tăng độ linh động của các ion lithium trong màng polyme.
2.2. Ảnh hưởng của chất hóa dẻo
Chất hóa dẻo (EC+PC) được sử dụng để cải thiện tính chất dẫn ion của màng. Kết quả cho thấy, độ dẫn ion tăng lên đáng kể khi tăng hàm lượng chất hóa dẻo, đồng thời Tg của màng cũng giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển của các ion lithium.
III. Ứng dụng vật liệu dẫn ion lithium
Vật liệu dẫn ion lithium tổng hợp từ cao su thiên nhiên loại protein có tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực chế tạo pin lithium. Vật liệu này có thể thay thế các vật liệu dẫn ion lỏng truyền thống, giúp tăng tính an toàn và độ bền của pin. Ngoài ra, vật liệu còn có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững.
3.1. Ứng dụng trong pin lithium
Vật liệu được sử dụng làm màng phân cách và dẫn ion trong pin lithium, giúp tăng hiệu suất và độ an toàn của pin. Kết quả thử nghiệm cho thấy, pin sử dụng vật liệu này có độ ổn định cao và khả năng chịu nhiệt tốt.
3.2. Tiềm năng thương mại hóa
Với giá thành thấp và nguồn nguyên liệu dồi dào, vật liệu có tiềm năng lớn trong việc thương mại hóa. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác như thiết bị điện tử và năng lượng tái tạo.
