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
vaa
Tin bài khác
Luật Công nghệ cao (sửa đổi): Đặt công nghệ chiến lược vào nhóm ưu đãi cao nhất

Luật Công nghệ cao (sửa đổi): Đặt công nghệ chiến lược vào nhóm ưu đãi cao nhất

Luật Công nghệ cao (sửa đổi) lần đầu tiên luật hóa khái niệm "Công nghệ chiến lược" và "Doanh nghiệp công nghệ chiến lược". Các đối tượng này được hưởng mức ưu đãi, hỗ trợ cao nhất theo quy định của pháp luật về đầu tư, thuế và đất đai.
AI trở thành động lực mới của chẩn đoán hình ảnh ung thư

AI trở thành động lực mới của chẩn đoán hình ảnh ung thư

Hội thảo “Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong sàng lọc và phát hiện sớm ung thư vú và tuyến giáp” tổ chức ngày 10/1 đã thu hút hơn 200 bác sĩ, chuyên gia đến từ Việt Nam và Hàn Quốc, làm rõ vai trò ngày càng quan trọng của trí tuệ nhân tạo (AI) trong chẩn đoán hình ảnh, hỗ trợ phát hiện sớm và điều trị hiệu quả ung thư vú, ung thư tuyến giáp.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/1/2026: Tuổi Thìn gặt hái thành tích, tuổi Dần nhiều điều bất trắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/1/2026: Tuổi Thìn gặt hái thành tích, tuổi Dần nhiều điều bất trắc

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 12/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
[E-Magazine] Smartphone - Khúc giao hưởng trong lòng bàn tay

[E-Magazine] Smartphone - Khúc giao hưởng trong lòng bàn tay

Chỉ một cú chạm khẽ lên mặt kính, nhưng phía sau lại là cả một vũ trụ công nghệ đang lặng thinh vận hành. Điện trường biến dạng, tín hiệu lan như sóng, chipset bật nhịp, thuật toán tỉnh dậy, giao diện đổi hình. Tất cả hoàn thành trong chưa tới một cái chớp mắt, như thể dưới đầu ngón tay con người ẩn giấu cả thiên hà trí tuệ, nơi công nghệ và sáng tạo hòa thành một bản giao hưởng của thời đại.
Trường THPT Trần Nhân Tông: 65 năm bền bỉ vun đắp tri thức, khẳng định vị thế giáo dục Thủ đô

Trường THPT Trần Nhân Tông: 65 năm bền bỉ vun đắp tri thức, khẳng định vị thế giáo dục Thủ đô

Ra đời từ năm 1960, đi qua nhiều giai đoạn lịch sử với không ít thách thức, Trường THPT Trần Nhân Tông hôm nay không chỉ là nơi lưu giữ những giá trị giáo dục truyền thống mà còn là môi trường học tập hiện đại, năng động, nơi thầy và trò cùng chung khát vọng đổi mới, sáng tạo và vươn lên trong kỷ nguyên số.
"AI thực chiến" bước ra đời sống: Vinh danh những giải pháp Made in Vietnam

"AI thực chiến" bước ra đời sống: Vinh danh những giải pháp Made in Vietnam

Ngày 10/1/2026, tại Đài Truyền hình Việt Nam, Cuộc thi “AI Thực chiến” 2025 chính thức công bố kết quả và trao giải, khép lại một hành trình tìm kiếm những giải pháp trí tuệ nhân tạo không dừng ở ý tưởng mà sẵn sàng triển khai trong thực tiễn, đóng góp trực tiếp cho tiến trình chuyển đổi số quốc gia.
Đổi mới tư duy phát triển văn học từ sáng tác đến quảng bá trong môi trường số

Đổi mới tư duy phát triển văn học từ sáng tác đến quảng bá trong môi trường số

Nghị định số 350/2025/NĐ-CP vừa được ban hành đã bổ sung và hoàn thiện các chính sách khuyến khích phát triển văn học, từ hỗ trợ sáng tác theo các đề tài trọng tâm, tôn vinh tác phẩm giá trị cao, đến giới thiệu, quảng bá văn học Việt Nam trong nước và trên trường quốc tế.
AI đang tái định hình ngành sản xuất tiên tiến: Điều gì sẽ đến tiếp theo?

AI đang tái định hình ngành sản xuất tiên tiến: Điều gì sẽ đến tiếp theo?

Sau nhiều năm bàn luận về chuyển đổi số, ngành sản xuất toàn cầu đang bước vào một giai đoạn tăng tốc mới khi trí tuệ nhân tạo (AI) trở thành chất xúc tác mạnh mẽ cho tự động hóa và đổi mới vận hành. Nếu trước đây, số hóa thường diễn ra chậm chạp và phân mảnh, thì AI đang thúc đẩy quá trình này theo cách nhanh hơn, sâu hơn và mang tính đột phá hơn bao giờ hết.
Dự kiến tổ chức Hội chợ Mùa Xuân 2026 với chủ đề "Kết nối thịnh vượng - Mùa xuân huy hoàng"

Dự kiến tổ chức Hội chợ Mùa Xuân 2026 với chủ đề "Kết nối thịnh vượng - Mùa xuân huy hoàng"

Hội chợ quốc gia Mùa Xuân 2026 dự kiến diễn ra đầu tháng 2/2026 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (Đông Anh, Hà Nội), hướng tới quảng bá sản phẩm trong nước, kích cầu tiêu dùng và tạo khí thế sôi động khi cả nước bước vào xuân mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/1/2026: tuổi Hợi cần thận trọng, tuổi Thân cơ hội phát triển

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/1/2026: tuổi Hợi cần thận trọng, tuổi Thân cơ hội phát triển

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 11/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri