Thoạt nhìn, montmorillonit (MMT) trông giống như “đất”. Thực chất, nó là một khoáng chất năng lượng mới “vô hình”. Giá trị của nó đang được khám phá và phát triển.
Montmorillonite là một khoáng vật silicat phân lớp. Trong cấu trúc của nó, các nguyên tử nhôm hóa trị cao trong khối bát diện dễ dàng được thay thế bằng các nguyên tử hóa trị thấp. Sự thay thế này mang lại cho các lớp điện tích âm. Để ổn định cấu trúc, MMT hấp thụ các cation xung quanh như Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺ và K⁺. Đặc điểm độc đáo này mang lại cho montmorillonite khả năng hấp phụ và trao đổi cation mạnh mẽ. Những đặc tính cấu trúc này mở ra tiềm năng to lớn trong các ứng dụng năng lượng mới.
Vật liệu pin Lithium
Chất điện phân thể rắn
Nghiên cứu cho thấy MMT là chất độn vô cơ có thể cải thiện đáng kể độ dẫn ion và độ bền cơ học của chất điện phân polyme rắn (SPE).
Lớp SEI nhân tạo
MMT biến tính bằng Li (Li-MMT) Tăng cường các đặc tính cơ học của màng giao diện điện phân rắn nhân tạo (SEI). Nó cung cấp các kênh vận chuyển Li⁺ nhanh và ức chế sự phát triển của dendrite lithium. Pin Li-LiFePO₄ hoàn chỉnh với lớp giao diện điện phân rắn nhân tạo (SEI) mang lại hiệu suất tốc độ tuyệt vời. Sau 400 chu kỳ ở 1°C, chúng vẫn duy trì dung lượng 90,6%.
Tối ưu hóa bộ tách
Nhờ khả năng hấp phụ mạnh, Li-MMT được sử dụng trong quá trình biến tính chất tách. So với các chất tách PE thương mại, Li-MMT cải thiện sự phân bố Li⁺ tại giao diện điện cực-chất điện phân. Điều này làm giảm sự lắng đọng Li chọn lọc, giảm mật độ dòng điện cục bộ và ức chế sự phát triển của dendrite.
Tối ưu hóa chất điện phân lỏng
Trong pin lithium-kim loại, MMT thể hiện ái lực với lithium mạnh hơn chất điện phân gốc PEO. Thế zeta của nó đạt +26 mV. Điều này làm giàu các ion lithium gần bề mặt MMT. Trong quá trình hấp phụ và giải hấp Li, điện thế quá mức tăng nhẹ lên -57,7 mV. Điều này dẫn hướng lắng đọng Li⁺ lên các bộ thu dòng điện bằng đồng.
Vật liệu mang
Các nhà nghiên cứu đã chế tạo vật liệu composite ống nano carbon/MMT pha tạp N (NMCNT) bằng phương pháp tổng hợp thủy nhiệt. Được sử dụng làm vật chủ lưu huỳnh trong pin Li-S, vật liệu composite này ức chế hiệu ứng vận chuyển. Pha tạp nitơ cải thiện khả năng hấp phụ polysulfide, giảm tổn thất dung lượng và tăng cường độ ổn định chu kỳ.
Siêu tụ điện
Vật liệu mẫu
Các khoáng chất tự nhiên như palygorskite, montmorillonite, halloysite và diatomit được sử dụng làm khuôn mẫu để tổng hợp cacbon xốp hoặc polyme dẫn điện có hình thái cụ thể.
Các chất mang điện cực
MMT có thể hỗ trợ vật liệu hoạt tính. Điều này cải thiện điện dung, khả năng kiểm soát hình thái và độ ổn định chu kỳ.
Vật liệu lưu trữ mêtan
Công nghệ khí thiên nhiên hấp phụ (ANG) đang thu hút sự chú ý. Công nghệ này có chi phí thấp, an toàn và tiện lợi hơn so với khí thiên nhiên nén hoặc hóa lỏng. Nghiên cứu cho thấy khoáng sét đóng góp tích cực vào quá trình hình thành khí đá phiến và có thể lưu trữ khí mê-tan hiệu quả.
Vật liệu quang xúc tác và điện xúc tác
Điện xúc tác tăng tốc độ truyền điện tích tại giao diện điện cực-chất điện phân. Nó được ứng dụng rộng rãi trong quá trình tạo hydro, tạo oxy và khử nitrat. Montmorillonit và các loại đất sét khác đóng vai trò là chất mang xúc tác. Chúng ngăn ngừa sự kết tụ hạt, tăng cường độ ổn định của chất nhạy và cải thiện độ chọn lọc phản ứng.
Vật liệu lưu trữ năng lượng thay đổi pha
Vật liệu chuyển pha (PCM) hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt trong quá trình chuyển pha. Khoáng chất tự nhiên đóng vai trò quan trọng trong hệ thống PCM. Một mặt, bản thân khoáng chất có thể hoạt động như PCM vô cơ khi được xử lý bằng tác nhân tạo hạt và chất làm đặc. Mặt khác, cấu trúc xốp của chúng là chất mang tuyệt vời cho việc lưu trữ PCM.
Bột Epic
Montmorillonite không chỉ là một khoáng chất; nó còn là một chất xúc tác đa năng cho các hệ thống năng lượng tương lai. Từ pin lithium đến siêu tụ điện, lưu trữ metan, xúc tác và vật liệu chuyển pha, cấu trúc phân lớp của nó mang lại sự ổn định, trao đổi ion và hiệu suất đa chức năng. Để khai thác hết tiềm năng của nó, việc nghiền siêu mịn và biến tính bề mặt là điều cần thiết. Epic Powder, với thiết bị nghiền tiên tiến và hơn 20 năm kinh nghiệm xử lý bột, cung cấp các giải pháp phù hợp để sản xuất bột montmorillonite siêu mịn, có độ tinh khiết cao. Những giải pháp này giúp các nhà sản xuất vật liệu năng lượng đạt được hiệu suất, độ ổn định và hiệu suất cao hơn.
