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
mca
Tin bài khác
Lê Hoàng Robotics và bước đi chiến lược trong kỷ nguyên Robot AI tại Việt Nam

Lê Hoàng Robotics và bước đi chiến lược trong kỷ nguyên Robot AI tại Việt Nam

Khi tự động hóa thông minh đang trở thành nhịp thở của kinh tế toàn cầu, Lê Hoàng Robotics nổi lên như một điểm sáng trong hành trình đưa công nghệ robot trí tuệ nhân tạo (robot AI) về gần hơn với đời sống và sản xuất tại Việt Nam. Một chiến lược định vị rõ ràng, một hệ sinh thái hợp tác đẳng cấp và một tầm nhìn hướng đến tương lai tự động hóa toàn diện.
PV Power: Kết quả kinh doanh ấn tượng, tăng tốc hoàn thiện hai dự án điện trọng điểm

PV Power: Kết quả kinh doanh ấn tượng, tăng tốc hoàn thiện hai dự án điện trọng điểm

Không chỉ ghi nhận kết quả kinh doanh tích cực trong nửa đầu năm 2025, PV Power còn tăng tốc hoàn thiện hai dự án điện trọng điểm trong năm. Sự kết hợp giữa nền tảng truyền thống và tầm nhìn năng lượng sạch đang tạo nên một hình ảnh mới cho doanh nghiệp điện lực lớn của Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/7/2025: Tuổi Tuất tiến triển suôn sẻ, tuổi Ngọ bị kẻ xấu phá hoại

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/7/2025: Tuổi Tuất tiến triển suôn sẻ, tuổi Ngọ bị kẻ xấu phá hoại

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 19/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Acecook Việt Nam vào Top 50 Doanh nghiệp phát triển bền vững tiêu biểu 2025

Acecook Việt Nam vào Top 50 Doanh nghiệp phát triển bền vững tiêu biểu 2025

Công ty Cổ phần Acecook Việt Nam vào "Top 50 Doanh nghiệp phát triển bền vững tiêu biểu Việt Nam 2025" - Corporate Sustainability Awards 2025 (CSA 2025) do Tạp chí Nhịp cầu Đầu Tư tổ chức bình chọn, với hai hạng mục nổi bật: Hoạt động CSR tiêu biểu và Quản lý tài nguyên bền vững.
Thị trường chứng khoán ngày 18/7: Áp lực chốt lời giữa phiên không ngăn được VN Index áp sát mốc 1.500 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 18/7: Áp lực chốt lời giữa phiên không ngăn được VN Index áp sát mốc 1.500 điểm

Mặc dù gặp phải áp lực chốt lời mạnh giữa phiên, VN Index vẫn kết thúc ngày 18/7 trong sắc xanh với mức tăng 0,49%, đạt 1.497,28 điểm. Thanh khoản duy trì ở mức cao, đặc biệt là sự tích cực của nhóm bất động sản và chứng khoán, trong khi khối ngoại vẫn bán ròng trên một số cổ phiếu trụ cột.
Ngân hàng MSB huy động thành công hơn 8.000 tỷ đồng từ trái phiếu

Ngân hàng MSB huy động thành công hơn 8.000 tỷ đồng từ trái phiếu

Ngân hàng MSB vừa chào bán thành công lô trái phiếu thứ 7 kể từ đầu năm 2025, nâng tổng giá trị phát hành trái phiếu hơn 8.000 tỷ đồng với kỳ hạn từ 3 đến 5 năm có lãi suất cao nhất 6,2%/năm.
Đại học Bách khoa Hà Nội công bố bảng quy đổi điểm chuẩn và dự báo điểm trúng tuyển 2025

Đại học Bách khoa Hà Nội công bố bảng quy đổi điểm chuẩn và dự báo điểm trúng tuyển 2025

Năm 2025, thí sinh đăng ký vào Đại học Bách khoa Hà Nội cần lưu ý độ lệch điểm giữa các tổ hợp và phương thức xét tuyển. Điểm chuẩn sẽ được quy đổi tương đương giữa ba phương thức: thi tốt nghiệp THPT, Đánh giá tư duy và xét tuyển tài năng. Tổ hợp kỹ thuật sẽ được cộng 0,5 điểm khi xét cùng chương trình với tổ hợp khác.
Hòa Phát báo lãi "khủng", kiến tạo dấu ấn mạnh mẽ trên thị trường thép

Hòa Phát báo lãi "khủng", kiến tạo dấu ấn mạnh mẽ trên thị trường thép

Tập đoàn Hòa Phát ghi nhận hiệu quả kinh doanh ấn tượng trong quý II/2025, với doanh thu đạt trên 36.000 tỷ đồng và lợi nhuận sau thuế lúc đạt xấp xỉ 4.300 tỷ đồng, mức cao nhất trong vòng ba năm qua.
Chính phủ đặt mục tiêu tăng trưởng GDP năm 2025 từ 8,3-8,5%, phấn đấu đạt 10% vào năm 2026

Chính phủ đặt mục tiêu tăng trưởng GDP năm 2025 từ 8,3-8,5%, phấn đấu đạt 10% vào năm 2026

Chính phủ đặt mục tiêu tăng trưởng GDP năm 2025 đạt 8,3-8,5%, tạo nền tảng cho giai đoạn phát triển bứt phá 2026-2030. Các địa phương đầu tàu như Hà Nội, TP.HCM, Quảng Ninh, Thái Nguyên cùng doanh nghiệp nhà nước được giao nhiệm vụ nâng chỉ tiêu tăng trưởng.
Thiết kế mô phỏng bộ biến đổi đa mức MMC dựa trên mô hình toán học các linh kiện điện tử khi áp dụng thuật toán điều chế NLM

Thiết kế mô phỏng bộ biến đổi đa mức MMC dựa trên mô hình toán học các linh kiện điện tử khi áp dụng thuật toán điều chế NLM

Bài báo này trình bày việc thiết kế mô hình toán học cho mạch công suất và mạch điều khiển của bộ biến đổi đa mức MMC.
Quảng cáo
moxa