Nghiên cứu sử dụng polyme dẫn điện trong nguồn điện thứ cấp

Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Phan Thị Bình
Đơn vị thực hiện Viện Hoá học
Thời gian thực hiện 2006 - 2007
Tổng kinh phí 350 triệu đồng
Nội dung đề tài

Mục tiêu:

  • Nghiên cứu chế tạo ắc qui polyme (Zn/polyanilin) sử dụng vật liệu polyme dẫn điện (polyanilin) phục vụ cho dân sự và quốc phòng.

Nội dung nghiên cứu

  • Nghiên cứu tổng hợp polyanilin cấu trúc hạt nano và biến tính bằng phương pháp hóa học.

+  Nghiên cứu nồng độ, thành phần dung dịch và nhiệt độ phản ứng.
+  Nghiên cứu xử lý tách lọc sản phẩm, sấy.

  • Nghiên cứu tổng hợp polyanilin và  biến tính bằng phương pháp điện hóa.

+  Nghiên cứu chế độ tổng hợp.
+  Nghiên cứu xử lý tách lọc sản phẩm, sấy.

  • Nghiên cứu sự hòa tan của Zn trong dung dịch điện ly ắc qui polyme Zn/polyanilin.

+ Đo đường cong phân cực, xác định mật độ  dòng trao đổi i0 của Zn.
+ Xác định sự biến thiên của i0 theo số chu kỳ phóng nạp.

  • Chế tạo ắc qui Zn/polyanilin trong phòng thí nghiệm Viện Hóa học và tại Công ty cổ phần pin Hà Nội

+ Nghiên cứu công nghệ thay thế MnO2 trong pin con thỏ bằng polyanilin thành
ắc qui polyme phóng nạp nhiều lần.
+ Nghiên cứu khả năng phóng nạp điện
+ Xác định tuổi thọ của ắc qui
+ Xác định độ tự phóng

Kết quả đạt được

Sau thời gian thực hiện đề tài, tập thể tác giả đã thu được các kết quả chính như sau:

  • Qui trình tổng hợp PANi tối ưu bằng con đường hóa học:

-    Nhiệt độ thấp (0÷50C), nồng độ monome 0,5M và HCl 1M
-    Tiến hành phản ứng tức thời giữa dung dịch oxy hóa và dung dịch axit chứa monome.
-    Tỷ lệ chất oxy hóa và monome là 1:1
-    Sấy ở điều kiện chân không 40÷500C
-    Sản phẩm PANi đạt độ dẫn cao nhất (12,8S/cm) và có đường kính cỡ 50nm. Nhiệt độ phân hủy đạt trên 3000C.
-    Sản phẩm PANi biến tính bằng TiO2 tuy đã làm giảm độ dẫn điện nhưng lại làm tăng độ bền nhiệt của vật liệu, làm tăng điện thế tiêu chuẩn và làm giảm độ tự phóng điện của ắc qui.

  • Quy trình tổng hợp PANi tối ưu bằng con đường điện hóa:

-    Chọn chế độ dòng xung 20mA/cm2, độ rộng xung 60s, chân xung 10s.
-    Nồng độ monome 0,3M trong môi trường HCl 1M. Độ dẫn điện của PANi đạt cỡ 10-1S/cm, nhiệt độ phân hủy khoảng 3800C.

  • Đã tổng hợp được 300g PANi để chế tạo ắc qui Zn - PANi:

-    Nhiệt độ phân hủy trên 3000C.
-    Đạt độ dẫn điện 12,8S/cm.
-    Khả năng tích trữ năng lượng tối thiểu 50Ah/kg.

  • Quy trình chế tạo ắc qui Zn - PANi:

-    Sử dụng PANi tổng hợp bằng hóa học ở điều kiện tối ưu làm vật liệu catốt, ống kẽm làm vật liệu anốt.
-    Thời gian ủ vật liệu catốt là 24 giờ trước khi chế tạo ắc qui.
-    Chọn dung dịch điện ly (ZnCl2 3M + ZnSO4 0,03M)

  • Chế tạo thành công ắc qui Zn-PANi ở qui mô phòng thí nghiệm và đã chế tạo thử tại Công ty cổ phần pin Hà Nội.

-    Ắc qui Zn-PANi đạt điện thế tiêu chuẩn 1,2 đến 1,3V tương đương hệ Ni-MH.
-    Dung lượng riêng đạt từ 50 đến 62Ah/kg ở chế độ phóng 10mA/g.
-    Tuổi thọ đạt trên 50 chu kỳ.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".