Húa học của vật liệu nanụ là rất quan trọng cho cỏc nghiờn cứu trong tương lai của pin ion liti nạp lại, vớ dụ, điện cực dương nanụ LiFePO4 và hợp kim thiếc- carbon cấu trỳc nanụ [60, 76, 78, 94]. Cỏc thế hệ tương lai của pin ion liti nạp lại, cú thể đạt năng lượng cao hơn, phụ thuộc vào việc sử dụng vật liệu cấu trỳc nanụ như
41
là cỏc vật liệu điện cực và chất điện ly, sẽ là một trọng tõm nghiờn cứu trong những năm tới. Dưới đõy trỡnh bày cỏc ưu điểm và hạn chế của vật liệu cấu trỳc nanụ dựng cho pin ion liti.
Ưu điểm:
Chỳng cho phộp cỏc phản ứng điện cực cú thể xảy ra trong khi khụng thể diễn ra trong cựng vật liệu ở kớch thước micro một, vớ dụ: liti tiờm thoỏt thuận nghịch vào MnO2 mesoporous-b mà khụng phỏ hủy cỏc cấu trỳc rutil. Kớch thước giảm làm tăng đỏng kể tỷ lệ tớch/thoỏt liti, vỡ những khoảng cỏch
cho ion liti vận tải trong cỏc hạt được rỳt ngắn. Hệ số đặc trưng cho thời gian khuếch tỏn được cho bởi cụng thức t = L2/D, trong đú L là chiều dài khuếch tỏn và D là hệ số khuếch tỏn.
Electron vận tải trong cỏc hạt cũng được tăng cường bởi cỏc hạt cú kớch thước nanụ một, như được mụ tả cho cỏc ion liti.
Diện tớch bề mặt của vật liệu cao cho phộp diện tớch tiếp xỳc cao với cỏc chất điện phõn và do đú cho phộp một thụng lượng lithium-ion cao chuyển qua giao diện.
Đối với cỏc hạt rất nhỏ, cỏc thế húa học cho cỏc ion lithium và cỏc điện tử cú thể bị thay đổi, dẫn đến sự thay đổi của thế điện cực (nhiệt động lực học của phản ứng).
Nhược điểm:
Cỏc hạt nanụ cú thể khú khăn hơn để tổng hợp và kớch thước của chỳng cú thể khú kiểm soỏt.
Diện tớch bề mặt chất điện ly/điện cực cao cú thể dẫn đến nhiều phản ứng phụ hơn với chất điện ly, và tiếp xỳc liờn kết giữa cỏc hạt khú khăn hơn.
Mật độ của cỏc bột nanụ núi chung là ớt hơn đối với cựng một vật liệu hỡnh thành từ cỏc hạt cú kớch thước micromet. Thể tớch của điện cực tăng đối với cựng một khối lượng của vật liệu dẫn đến sự giảm mật độ năng lượng theo thể tớch.