acecook

Pin lithium không khí rắn đạt năng lượng gấp 4 lần, phá vỡ rào cản hiệu suất ở nhiệt độ phòng

Công nghiệp năng lượng
12/06/2025 14:14
Mật độ năng lượng sánh ngang với xăng, nhưng pin lithium không khí không thải carbon ra môi trường là giải pháp các nhà nghiên cứu khoa học mong muốn hướng tới trong lộ trình Net zero.
aa
Nghiên cứu và đánh giá mô hình tái chế rác thải từ pin năng lượng mặt trời Tăng cường năng lượng mặt trời ngoài khơi với hơn 100 tấm pin giúp giảm 90% Carbon Tái chế niken từ pin lithium đã qua sử dụng hướng tới nền kinh tế tuần hoàn cho xe điện

Bước đột phá cho xe điện trong tương lai

Trong bước tiến lớn hướng tới công nghệ lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại pin lithium không khí có thể sánh ngang với xăng về mật độ năng lượng, cung cấp dung lượng gấp 4 lần so với pin lithium-ion hiện nay.

Nếu được thực hiện ở quy mô lớn, bước đột phá này có thể biến đổi mọi thứ, từ xe điện đến hệ thống lưu trữ lưới điện.

Nghiên cứu này do các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Illinois và Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne dẫn đầu, xoay quanh việc đạt được phản ứng hóa học bốn electron một kỳ tích chưa từng đạt được trước đây trong pin lithium không khí hoạt động ở nhiệt độ phòng.

Pin lithium không khí rắn đạt năng lượng gấp 4 lần, phá vỡ rào cản hiệu suất ở nhiệt độ phòng
Pin lithium không khí, bước đột phá cho xe điện trong tương lai. Ảnh: Interesting Engineering

Phá vỡ rào cản electron

Điều này có ý nghĩa quan trọng vì hầu hết các loại pin lithium chỉ có thể khai thác phản ứng một hoặc hai electron, hạn chế năng lượng chúng có thể lưu trữ.

Theo truyền thống, pin lithium không khí sản xuất ra lithium superoxide (LiO₂) hoặc lithium peroxide (Li₂O₂), cả hai đều giới hạn sản lượng năng lượng.

Tuy nhiên, thiết kế pin mới đã vượt qua giới hạn đó bằng cách cho phép hình thành và phân hủy lithium oxide (Li₂O) một con đường phản ứng lưu trữ nhiều năng lượng hơn.

Sơ đồ cho thấy một cell pin lithium không khí bao gồm một anode kim loại lithium, một catot gốc không khí và một chất điện phân polymer gốm rắn (CPE). Khi xả và sạc, các ion lithium (Li+) đi từ anode đến catot, rồi ngược lại.

Điểm mấu chốt của bước đột phá này là sự phát triển của chất điện phân thể rắn được nhúng các hạt nano giàu lithium. Chất điện phân tổng hợp này được chế tạo bằng ma trận polyme gốm - polyethylene oxide, thay thế chất điện phân lỏng dễ cháy được sử dụng trong các thiết kế pin thông thường.

Mạnh mẽ, chống cháy

Bằng cách loại bỏ nguy cơ rò rỉ hoặc cháy, cấu hình trạng thái rắn mới không chỉ cải thiện độ an toàn mà còn ổn định các quá trình điện hóa của pin, đây là yếu tố cần thiết để hỗ trợ các phản ứng năng lượng cao hơn theo thời gian.

Trọng tâm của phản ứng hóa học này là một chất xúc tác mạnh: trimolybdenum phosphide (Mo₃P). Chất xúc tác này tạo điều kiện cho quá trình chuyển giao bốn electron quan trọng trong khi vẫn đảm bảo phản ứng vẫn ổn định trong thời gian sử dụng lâu dài.

Theo các nhà nghiên cứu, pin có thể chịu được ít nhất 1.000 chu kỳ sạc-xả ở nhiệt độ phòng mà không bị suy giảm đáng kể, một cột mốc quan trọng để có thể sử dụng trong thực tế.

Để xác nhận phản ứng mong muốn thực sự xảy ra, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua nhiệt độ thấp tại Trung tâm Vật liệu Nano thuộc Bộ Năng lượng.

Phân tích của họ đã xác nhận sự hình thành và phân hủy thuận nghịch của oxit liti, xác nhận sự thành công của phản ứng bốn electron.

Pin lithium air ở nhiệt độ phòng không chỉ đánh dấu một cột mốc khoa học mà còn tái hiện lại những gì công nghệ pin có thể đạt được. Với mật độ năng lượng dự kiến ​​là 1.200 kWh, hiện tại nó có tiềm năng cao nhất trong bất kỳ công nghệ pin sạc nào đã và đang có trên thị trường.

Những tác động này có tầm ảnh hưởng sâu rộng. Nếu được thương mại hóa, thiết kế này có thể mở rộng đáng kể phạm vi lái xe của xe điện đồng thời giảm đáng kể trọng lượng và kích thước của pin.

Nó cũng có thể cho phép lưu trữ hiệu quả và an toàn hơn các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục như năng lượng mặt trời và gió, một yêu cầu thiết yếu đối với lưới điện bền vững.

Được hỗ trợ bởi liên minh các nguồn tài trợ mạnh mẽ bao gồm Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, Quỹ Khoa học Quốc gia, Quỹ Keck và nhiều viện nghiên cứu, phát minh này đặt nền móng cho thế hệ pin an toàn, mật độ cao, có thể cung cấp năng lượng cho lĩnh vực điện khí hóa và một thế giới sạch hơn trong tương lai.

Theo Interesting Engineering

Tudonghoangaynay.vn
nam-moi
Tin bài khác
Schneider Electric tuyên bố bước tiến mới trong tự động hóa công nghiệp

Schneider Electric tuyên bố bước tiến mới trong tự động hóa công nghiệp

Tập đoàn công nghệ toàn cầu Schneider Electric vừa ra mắt hệ thống điều khiển phân tán định nghĩa bằng phần mềm (software-defined distributed control system) mà hãng cho là đầu tiên trong ngành, tiếp tục mở rộng danh mục giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả vận hành.
Các giải pháp công nghệ thúc đẩy Việt Nam trở thành quốc gia của số hóa và trung tâm dữ liệu xanh

Các giải pháp công nghệ thúc đẩy Việt Nam trở thành quốc gia của số hóa và trung tâm dữ liệu xanh

Số hóa và dữ liệu xanh là hai yếu tố quan trọng trong hành trình số hóa quốc gia, tiến tới hội nhập toàn cầu. Tuy nhiên, việc triển khai số hóa và Trung tâm dữ liệu xanh vẫn còn nhiều thách thức đối với các doanh nghiệp. Schneider Electric với vai trò là đối tác công nghệ năng lượng hàng đầu toàn cầu đã có nhiều sáng kiến và định hướng quan trọng để thúc đẩy số hóa và trung tâm dữ liệu xanh ở Việt Nam.
Infinix Note 60 Pro lộ diện: Thiết kế gợi nhớ iPhone 17 Pro

Infinix Note 60 Pro lộ diện: Thiết kế gợi nhớ iPhone 17 Pro

Những hình ảnh hé lộ đầu tiên cho thấy Infinix Note 60 Pro sở hữu thiết kế giao thoa táo bạo giữa cụm camera phong cách iPhone 17 Pro Max và màn hình ma trận gợi nhắc Nothing Phone (3). Kết hợp cùng cấu hình mạnh mẽ và loạt công nghệ mới, mẫu máy được kỳ vọng sẽ khuấy động phân khúc tầm trung khi ra mắt tại MWC 2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/2/2026: Tuổi Tuất tiêu cực về tình cảm, tuổi Tý dễ vướng tranh chấp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/2/2026: Tuổi Tuất tiêu cực về tình cảm, tuổi Tý dễ vướng tranh chấp

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 21/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Từ lớp học đến hệ sinh thái: Cách một mô hình giáo dục Robotics đi trước xu hướng

Từ lớp học đến hệ sinh thái: Cách một mô hình giáo dục Robotics đi trước xu hướng

Không chỉ dừng ở đào tạo robotics trong nhà trường, ROBOHUB Vietnam đang từng bước định vị mình như một “hub” kết nối học sinh, giáo viên và cộng đồng robotics. Từ những lớp học đầu tiên năm 2019 đến các sân chơi và cuộc thi quốc tế, doanh nghiệp theo đuổi mục tiêu dài hạn: xây nền tảng vững chắc cho hệ sinh thái robotics giáo dục tại Việt Nam.
Từ công trường Xuân đến khát vọng tổng thầu năng lượng quốc gia

Từ công trường Xuân đến khát vọng tổng thầu năng lượng quốc gia

Khi đất nước bước vào mùa Xuân mới với nhiều kỳ vọng về một chu kỳ tăng trưởng năng lượng bền vững, trên những công trường ngoài khơi và bãi chế tạo, đội ngũ kỹ sư, công nhân của Tổng công ty Cổ phần Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí Việt Nam (PTSC) vẫn miệt mài lao động. Từ các dự án dầu khí trọng điểm đến điện gió ngoài khơi, hành trình làm chủ chuỗi dịch vụ EPCI đang từng bước định hình vai trò tổng thầu năng lượng của doanh nghiệp Việt Nam.
Hà Nội miễn phí tham quan 17 di tích nổi tiếng dịp đầu xuân Bính Ngọ 2026

Hà Nội miễn phí tham quan 17 di tích nổi tiếng dịp đầu xuân Bính Ngọ 2026

Nhằm đáp ứng nhu cầu du xuân của người dân và du khách, Hà Nội tiếp tục miễn phí tham quan 17 di tích, danh thắng và công trình văn hóa từ ngày 20 đến hết 22/2 (mùng 4-6 tháng Giêng năm Bính Ngọ). Chính sách này không chỉ tạo điều kiện để người dân vui chơi trọn vẹn kỳ nghỉ Tết mà còn góp phần kích cầu, gia tăng sức hút cho du lịch Thủ đô trong những ngày đầu năm mới.
BSR giữ lửa dòng chảy năng lượng Xuân

BSR giữ lửa dòng chảy năng lượng Xuân

Giữa thời khắc thiêng liêng của ngày đầu năm mới, khi nhiều gia đình sum vầy bên mâm cơm Tết, tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, hàng trăm kỹ sư, công nhân vẫn lặng lẽ bám ca, theo dõi từng thông số vận hành. Không pháo hoa, không tiệc xuân, nhưng nơi đây rực sáng tinh thần trách nhiệm và niềm tự hào của những người giữ mạch năng lượng quốc gia.
ETEK - Hành trình 20 năm khẳng định vị thế tiên phong trên thị trường công nghệ tự động hóa

ETEK - Hành trình 20 năm khẳng định vị thế tiên phong trên thị trường công nghệ tự động hóa

Công ty Cổ phần Giải pháp Tự động hóa ETEK được biết tới với vai trò tiên phong trong cung cấp giải pháp tự động hóa tổng thể, cùng các giải pháp giáo dục, dân sinh hàng đầu tại Việt Nam.
CEO AI của Microsoft: Hầu hết công việc văn phòng có thể được tự động hóa trong 18 tháng tới

CEO AI của Microsoft: Hầu hết công việc văn phòng có thể được tự động hóa trong 18 tháng tới

Hầu như toàn bộ công việc của nhân viên văn phòng có thể được tự động hóa bằng trí tuệ nhân tạo trong vòng một năm rưỡi tới, theo nhận định của ông Mustafa Suleyman, Giám đốc điều hành bộ phận AI của Microsoft, trong cuộc phỏng vấn với Financial Times.
song-gia-tri