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
vcca2026
Tin bài khác
Biến tần thế hệ mới CHINT: Giải pháp nâng cao hiệu suất và tối ưu năng lượng cho ngành công nghiệp Việt Nam

Biến tần thế hệ mới CHINT: Giải pháp nâng cao hiệu suất và tối ưu năng lượng cho ngành công nghiệp Việt Nam

Trong bối cảnh công nghiệp Việt Nam tiếp tục tăng trưởng mạnh nhờ làn sóng đầu tư FDI và quá trình chuyển đổi sản xuất theo hướng hiện đại, nhu cầu nâng cao hiệu quả vận hành, tiết kiệm năng lượng và tối ưu chi phí sản xuất đang trở thành ưu tiên hàng đầu của các doanh nghiệp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/6: Tận dụng các nhịp rung lắc cho mục tiêu lướt sóng

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/6: Tận dụng các nhịp rung lắc cho mục tiêu lướt sóng

Sau phiên giảm mạnh khi VN-Index tiếp tục đánh mất ngưỡng 1.850 điểm, thị trường bước vào trạng thái phân hóa rõ nét với dòng tiền suy yếu và xu hướng ngắn hạn chưa xác lập. Trong bối cảnh biến động còn lớn và rủi ro điều chỉnh vẫn hiện hữu, các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư tận dụng các nhịp rung lắc trong phiên để giao dịch lướt sóng, thay vì mở vị thế mua mới một cách vội vàng.
Từ kết luận của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến kỳ vọng của các nhà khoa học

Từ kết luận của Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến kỳ vọng của các nhà khoa học

Tại cuộc làm việc của Thường trực Ban Chỉ đạo về phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số ngày 25/5, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đã nhấn mạnh yêu cầu cấp thiết phải làm chủ "công nghệ lõi" thông qua việc đổi mới mạnh mẽ công tác nghiên cứu khoa học cơ bản. Ngành tự động hóa - cầu nối trực tiếp giữa lý thuyết và sản xuất công nghiệp - đang đứng trước những cơ hội và thách thức lớn. GS.TSKH. Nguyễn Phùng Quang, một nhà khoa học có nhiều năm gắn bó với chuyên ngành tự động hóa, nguyên là Trưởng ban biên tập Chuyên san Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa (nay là Kỳ Tạp chí Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa - MCA của Hội Tự động hóa Việt Nam) đã có những chia sẻ xung quanh kết luận quan trọng của Tổng bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm.
Hơn 10 tựa sách mới chào hè, Nhà xuất bản Kim Đồng mở cánh cửa khám phá cho thiếu nhi

Hơn 10 tựa sách mới chào hè, Nhà xuất bản Kim Đồng mở cánh cửa khám phá cho thiếu nhi

Nhân dịp Quốc tế Thiếu nhi 1/6 và mùa hè 2026, Nhà xuất bản Kim Đồng giới thiệu nhiều đầu sách mới thuộc các thể loại văn học, sách tranh và kỹ năng sống. Những tác phẩm giàu tính giáo dục, giàu trí tưởng tượng và cảm xúc hứa hẹn mang đến cho độc giả nhỏ tuổi một mùa hè ý nghĩa bên những trang sách.
Xử lý 1.438 vụ xâm phạm sở hữu trí tuệ trong 3 tuần

Xử lý 1.438 vụ xâm phạm sở hữu trí tuệ trong 3 tuần

Chỉ sau 3 tuần triển khai Công điện số 38 của Thủ tướng Chính phủ, các lực lượng chức năng trên cả nước đã phát hiện và xử lý 1.438 vụ xâm phạm quyền sở hữu trí tuệ, khởi tố 28 vụ án hình sự và thu giữ lượng hàng hóa vi phạm trị giá gần 36 tỷ đồng. Những kết quả đột phá này cho thấy quyết tâm mạnh mẽ của Chính phủ trong bảo vệ tài sản trí tuệ, chống hàng giả và xây dựng môi trường kinh doanh minh bạch trong kỷ nguyên số.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/6/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Mão cần đề phòng thị phi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/6/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Mão cần đề phòng thị phi

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 2/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tinh thần Fair-play xuyên suốt cuộc tranh tài Robotics tại STEAMCUP ASIA 2026

Tinh thần Fair-play xuyên suốt cuộc tranh tài Robotics tại STEAMCUP ASIA 2026

Sau 2 ngày thi đấu sôi nổi, với tinh thần sáng tạo và đoàn kết, 170 thí sinh xuất sắc nhất mùa giải đã đi hết vòng Chung kết STEAMCUP ASIA 2026. Điều nổi bật ở mùa giải năm nay là tinh thần dấn thân, đoàn kết và fair-play.
Thị trường chứng khoán ngày 1/6: VN Index thủng mốc 1.850 điểm, thanh khoản xuống thấp kỷ lục

Thị trường chứng khoán ngày 1/6: VN Index thủng mốc 1.850 điểm, thanh khoản xuống thấp kỷ lục

Phiên đầu tuần ghi nhận VN Index tiếp tục suy yếu khi nhóm Vin và dầu khí tạo áp lực lớn lên chỉ số. Dù sắc xanh vẫn chiếm ưu thế trên HoSE, thanh khoản xuống thấp, chỉ hơn 15 nghìn tỷ đồng, cho thấy dòng tiền đang đứng ngoài quan sát.
Tự chủ công nghệ - tuyến “phòng thủ” mới cho bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng

Tự chủ công nghệ - tuyến “phòng thủ” mới cho bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng

Một video giả bằng công nghệ AI có thể khiến hàng triệu người hoang mang chỉ trong vài giờ. Một thuật toán mạng xã hội có thể âm thầm dẫn dắt nhận thức của cả một thế hệ mà không cần bất kỳ lời tuyên truyền trực diện nào. Trong kỷ nguyên số, cuộc cạnh tranh giữa các quốc gia không còn chỉ diễn ra trên biển, trên không hay ở những dây chuyền sản xuất công nghiệp, mà đã dịch chuyển mạnh mẽ vào không gian dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và nền tảng công nghệ số.
Nhận định phiên giao dịch ngày 1/6: Chưa vội quay trở lại vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 1/6: Chưa vội quay trở lại vị thế mua mới

Sau phiên giao dịch giằng co với thanh khoản thấp và dòng tiền còn thận trọng, VN-Index tiếp tục vận động trong trạng thái thiếu xu hướng rõ ràng khi áp lực bán vẫn hiện hữu ở nhiều nhóm cổ phiếu trụ cột. Trong bối cảnh thị trường chưa phát tín hiệu cân bằng bền vững, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư chưa vội quay trở lại vị thế mua mới, ưu tiên quan sát và chọn lọc cơ hội khi xu hướng được xác lập rõ ràng hơn.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc