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
Bài liên quan
mca
Tin bài khác
Quản trị an ninh mạng không phải là lựa chọn, mà là yêu cầu bắt buộc

Quản trị an ninh mạng không phải là lựa chọn, mà là yêu cầu bắt buộc

Quản trị an ninh mạng trong môi trường rủi ro hiện nay không phải là lựa chọn, mà là yêu cầu bắt buộc, để đảm bảo hoạt động ổn định, bảo vệ tài sản, giữ vững niềm tin của khách hàng, duy trì uy tín của ngân hàng và hệ thống tài chính quốc gia.
Đổi mới sáng tạo: Lời giải cho mục tiêu GDP 8,3 – 8,5%

Đổi mới sáng tạo: Lời giải cho mục tiêu GDP 8,3 – 8,5%

Trong bối cảnh Chính phủ đặt mục tiêu tăng trưởng GDP năm 2025 ở mức 8,3 – 8,5%, câu hỏi lớn nhất được đặt ra đâu sẽ là động lực để hiện thực hóa con số tưởng như đầy tham vọng này? Các chuyên gia đều chung nhận định, không thể tiếp tục dựa vào vốn đầu tư và lao động giá rẻ, mà phải dựa vào chuyển đổi số, đổi mới sáng tạo và gia tăng năng suất lao động.
Bảo tàng Mỹ thuật Việt Nam chuyển mình trong kỷ nguyên số

Bảo tàng Mỹ thuật Việt Nam chuyển mình trong kỷ nguyên số

Sau gần 60 năm hình thành và phát triển, Bảo tàng Mỹ thuật Việt Nam - nơi lưu giữ hơn 20.000 hiện vật mỹ thuật, trong đó có 9 Bảo vật quốc gia - đang bước vào một giai đoạn mới với những đổi thay mạnh mẽ nhờ ứng dụng công nghệ và chuyển đổi số.
Hà Nội đẩy mạnh ứng dụng họp trực tuyến trong phát triển hành chính số

Hà Nội đẩy mạnh ứng dụng họp trực tuyến trong phát triển hành chính số

TP. Hà Nội là một trong những địa phương tiên phong áp dụng công nghệ chuyển đổi số, thay thế hoạt động hành chính truyền thống trong vận hành bộ máy hành chính 2 cấp. Trong đó, áp dụng hình thức họp trực tuyến làm công cụ điều hành chính, triển khai tại 126 phường, xã, các cấp, ngành toàn thành phố.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2025: Tuổi Hợi công việc trì trệ, tuổi Ngọ sức khỏe khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2025: Tuổi Hợi công việc trì trệ, tuổi Ngọ sức khỏe khởi sắc

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 28/9/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Công bố 20 tiêu chuẩn quốc gia về điện gió ngoài khơi tại Việt Nam

Công bố 20 tiêu chuẩn quốc gia về điện gió ngoài khơi tại Việt Nam

Ngày 26/9/2025, tại Hà Nội, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia (STAMEQ) trực thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ (MOST) phối hợp cùng Văn phòng Dịch vụ Dự án Liên Hợp Quốc (UNOPS) và Quỹ Đối tác Chuyển dịch Năng lượng Đông Nam Á (ETP) đã tổ chức Hội nghị chuyên đề báo cáo kết quả dự án và công bố 20 Tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) về điện gió ngoài khơi.
United Cargo mở rộng năng lực số hóa nhờ tích hợp với nền tảng CargoAi

United Cargo mở rộng năng lực số hóa nhờ tích hợp với nền tảng CargoAi

United Cargo vừa công bố thỏa thuận hợp tác chiến lược với CargoAi – nền tảng đặt chỗ kỹ thuật số hàng đầu trong ngành vận tải hàng không, đánh dấu bước tiến quan trọng trong chiến lược chuyển đổi số của nhằm hiện đại hóa hoạt động logistics hàng không.
Việt Nam tiên phong xây dựng khung pháp lý cho trí tuệ nhân tạo với Luật AI

Việt Nam tiên phong xây dựng khung pháp lý cho trí tuệ nhân tạo với Luật AI

Dự kiến Luật Trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ được trình Quốc hội cuối năm 2025, đưa Việt Nam trở thành một trong số ít quốc gia có khung pháp lý toàn diện về AI.
Hướng mới cho xuất khẩu gạo Việt: Đa dạng thị trường, nâng cao giá trị

Hướng mới cho xuất khẩu gạo Việt: Đa dạng thị trường, nâng cao giá trị

Công điện 7142 của Bộ Công Thương đặt mục tiêu thúc đẩy sản xuất, xuất khẩu và tiêu thụ trong nước, khuyến khích doanh nghiệp chủ động tạm trữ, duy trì chất lượng, phát triển thương hiệu, qua đó khẳng định vị thế gạo Việt trên thị trường quốc tế.
Dự kiến tổ chức Hội chợ mùa Thu 2025 từ 20/10 - 5/11 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam

Dự kiến tổ chức Hội chợ mùa Thu 2025 từ 20/10 - 5/11 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam

Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính vừa ký Công điện số 172/CĐ-TTg ngày 25/9/2025 về việc tổ chức Hội chợ mùa Thu năm 2025. Sự kiện được giao cho Bộ Công Thương chủ trì, phối hợp với các bộ, cơ quan, địa phương, đơn vị liên quan tổ chức.
song-gia-tri