Hãy tưởng tượng điện thoại thông minh của bạn sạc trong vài phút và sử dụng trong nhiều ngày – đó là tầm nhìn thôi thúc một nỗ lực nghiên cứu toàn cầu mới. Các nhà khoa học đã dự đoán một nhóm vật liệu telluride topo hai chiều có thể tăng cường hiệu suất và ổn định đáng kể trong các pin lithium-ion và sodium-ion tương lai.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Tianjin ở Trung Quốc đại lục và được công bố gần đây trong tạp chí Advanced Science. Bằng cách kết hợp mô hình lý thuyết tiên tiến với sự hợp tác quốc tế, nhóm tập trung vào ba hợp chất siêu mỏng: HfTiTe4, ZrTiTe4 và HfZrTe4.
Sử dụng các tính toán nguyên lý đầu tiên – một phương pháp tính toán mạnh mẽ bắt đầu từ các cấu trúc nguyên tử – các mô phỏng cho thấy các lớp đơn telluride này có thể hoạt động như cả cực dương và vật chứa cực âm lưu huỳnh. Kết quả? Khả năng sạc siêu nhanh, dung lượng cụ thể cao và khả năng chịu nhiệt ấn tượng.
Ji Kemeng, một nhà nghiên cứu tại Đại học Tianjin, nói, "Kết quả của chúng tôi cho thấy các lớp đơn telluride hai chiều có tiềm năng to lớn để cung cấp năng lượng cho pin thế hệ tiếp theo sạc nhanh hơn, có dung lượng cụ thể cao hơn và sử dụng lâu hơn. Chúng mở ra một con đường mới trong việc thiết kế các vật liệu lưu trữ năng lượng hiệu quả bằng cách sử dụng tính toán lý thuyết."
Các thử nghiệm cho thấy rằng các lớp đơn này vẫn ổn định về cấu trúc và điện tử ở nhiệt độ lên đến 227 °C, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các tình huống đòi hỏi như xe điện, lưu trữ năng lượng quy mô công nghiệp và thiết bị điện tử di động bền.
Bước tiến này được thực hiện nhờ sự hợp tác với các đội từ Đại học Giao Thông Thượng Hải, Đại học Chiết Giang, Đại học Sao Paulo, Viện Công nghệ Technion-Israel Guangdong, Đại học California, Irvine và Đại học Công nghệ Thâm Quyến.
