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
Tin bài khác
LPBank giành "cú đúp" ESG danh giá: Khẳng định vị thế tài chính bền vững

LPBank giành "cú đúp" ESG danh giá: Khẳng định vị thế tài chính bền vững

Trong bối cảnh ESG (Môi trường – Xã hội – Quản trị) trở thành chuẩn mực quan trọng trong định hướng phát triển bên vững, LPBank đã ghi dấu ấn nổi bật khi liên tiếp nhận được hai giải thưởng danh giá trong nước và khu vực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/7/2025: Tuổi Tuất tận hưởng niềm vui, tuổi Sửu chú ý sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/7/2025: Tuổi Tuất tận hưởng niềm vui, tuổi Sửu chú ý sức khỏe

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 4/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 03/7: Phiên phân phối hay cú giành hàng chiến lược?

Thị trường chứng khoán ngày 03/7: Phiên phân phối hay cú giành hàng chiến lược?

Phiên ngày 3/7 khép lại với sắc đỏ nhẹ nhưng để lại nhiều dư âm về tính chất dòng tiền và tâm lý thị trường. VN Index giảm điểm giữa lúc thanh khoản bùng nổ, gợi mở khả năng về một phiên phân phối quy mô lớn. Tuy nhiên, việc khối ngoại mua ròng gần 2,3 nghìn tỷ đồng lại đặt ra nghi vấn liệu đây có phải là động thái giành hàng chiến lược giữa lúc áp lực chốt lời gia tăng.
Ra mắt hệ thống giám sát Nghị quyết 57 về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Ra mắt hệ thống giám sát Nghị quyết 57 về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Sáng 2/7, Ban Chỉ đạo Trung ương về phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số tổ chức lễ ra mắt các nền tảng số nhằm giám sát và triển khai Nghị quyết 57. Việc đưa vào vận hành hệ thống giám sát trực tuyến có ý nghĩa quan trọng, đánh dấu bước tiến trong đổi mới phương thức lãnh đạo, điều hành trên nền tảng số, bảo đảm tính minh bạch, đồng bộ và hiệu quả trong theo dõi, đánh giá việc thực hiện các mục tiêu chiến lược trên phạm vi toàn quốc.
Chính sách ưu đãi vượt trội cho dự án hợp tác công tư lĩnh vực KHCN, đổi mới sáng tạo

Chính sách ưu đãi vượt trội cho dự án hợp tác công tư lĩnh vực KHCN, đổi mới sáng tạo

Theo Nghị định số 180/2025/NĐ-CP ngày 1/7/2025, hợp tác công tư không chỉ được khuyến khích thực hiện theo các hình thức truyền thống quy định tại Luật Đầu tư theo phương thức đối tác công tư (PPP) mà còn được mở rộng áp dụng đối với tất cả các hình thức hợp tác giữa khu vực công và khu vực tư phù hợp các mô hình đầu tư công - quản trị tư, đầu tư tư - sử dụng công, lãnh đạo công - quản trị tư.
6 tháng đầu năm 2025: BSR đạt doanh thu hơn 69.000 tỷ đồng, lợi nhuận vượt 93% kế hoạch

6 tháng đầu năm 2025: BSR đạt doanh thu hơn 69.000 tỷ đồng, lợi nhuận vượt 93% kế hoạch

Bất chấp thị trường dầu mỏ thế giới tiếp tục bất ổn bởi xung đột địa chính trị diễn ra trên nhiều nơi, tác động tiêu cực chính sách thuế của Mỹ, giá dầu thô biến động mạnh và áp lực cạnh tranh ngày càng gia tăng, Công ty cổ phần Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) đã ghi nhận kết quả sản xuất kinh doanh (SXKD) khởi sắc trong 6 tháng đầu năm 2025.
Siêu máy chụp CT thứ 2 được đưa vào vận hành tại Việt Nam

Siêu máy chụp CT thứ 2 được đưa vào vận hành tại Việt Nam

Ngày 2/7, Bệnh viện Đa khoa Tâm Anh chính thức vận hành “siêu máy chụp CT” thứ hai, với hơn 100.000 lát cắt hiện đại hàng đầu, phục vụ người dân “siêu đô thị” TP.HCM.
Việt Nam nỗ lực hướng tới nền nông nghiệp xanh bền vững

Việt Nam nỗ lực hướng tới nền nông nghiệp xanh bền vững

Việt Nam đang triển khai nhiều giải pháp kỹ thuật, chính sách và chương trình hành động nhằm xây dựng nền nông nghiệp phát thải thấp, thích ứng với điều kiện khí hậu và yêu cầu hội nhập quốc tế.
Bảo trì dự đoán và IIoT: Chìa khóa mở ra kỷ nguyên nhà máy thông minh

Bảo trì dự đoán và IIoT: Chìa khóa mở ra kỷ nguyên nhà máy thông minh

Ngành sản xuất toàn cầu đang chuyển mình mạnh mẽ nhờ làn sóng chuyển đổi kỹ thuật số, trong đó bảo trì dự đoán (predictive maintenance) đóng vai trò then chốt. Không chỉ giúp giảm thiểu thời gian dừng máy, tăng năng suất, tối ưu hóa chi phí, bảo trì dự đoán. Với sự hỗ trợ của Internet Vạn vật Công nghiệp (IIoT) đang tái định nghĩa cách vận hành của nhà máy hiện đại.
Nhận định phiên giao dịch ngày 03/7: Thị trường tiệm cận vùng 1.400 điểm, chiến lược thận trọng cần được ưu tiên

Nhận định phiên giao dịch ngày 03/7: Thị trường tiệm cận vùng 1.400 điểm, chiến lược thận trọng cần được ưu tiên

Phiên giao dịch ngày 2/7 ghi nhận sự lan tỏa mạnh mẽ của dòng tiền vào nhóm midcap và chứng khoán, giúp VN Index duy trì đà tăng và tiệm cận vùng kháng cự quan trọng 1.390 – 1.400 điểm. Dù xu hướng ngắn hạn vẫn tích cực, nhưng sự hưng phấn cao độ và định giá một số nhóm ngành đã không còn rẻ đặt ra yêu cầu thận trọng cho nhà đầu tư trong những phiên tới.
Quảng cáo
moxa