bau-cu-dai-bieu
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-thong-bao
Tin bài khác
Lan tỏa tri thức khoa học và công nghệ trong kỷ nguyên số

Lan tỏa tri thức khoa học và công nghệ trong kỷ nguyên số

Trong bối cảnh Nghị quyết số 57-NQ/TW đang ngày càng đi vào cuộc sống, việc lan tỏa tri thức khoa học và nâng cao nhận thức xã hội về vai trò của khoa học, công nghệ được thúc đẩy thông qua các nền tảng truyền thông số.
Eximbank tăng trích lập dự phòng, lợi nhuận 2025 sụt giảm mạnh

Eximbank tăng trích lập dự phòng, lợi nhuận 2025 sụt giảm mạnh

Khép lại năm 2025, lợi nhuận trước thuế tại Eximbank giảm đến 64% so với năm trước, chỉ thực hiện được 29% kế hoạch cả năm. Hiện Eximbank đang dồn lực cho công cuộc tái cấu trúc và chuyển đổi hệ thống toàn diện.
AI chưa gây thất nghiệp, nhưng làm chậm tuyển dụng lao động trẻ

AI chưa gây thất nghiệp, nhưng làm chậm tuyển dụng lao động trẻ

Một nghiên cứu mới của Anthropic cho thấy trí tuệ nhân tạo (AI) chưa gây ra làn sóng thất nghiệp như nhiều lo ngại trước đây. Tuy nhiên, những tín hiệu ban đầu cho thấy AI đang làm chậm lại cơ hội gia nhập thị trường lao động của người trẻ, đặc biệt ở các nghề nghiệp trí thức.
Cuộc tranh tài của 450 học sinh trung học với 242 đề tài khoa học diễn ra vào 20 - 22/3

Cuộc tranh tài của 450 học sinh trung học với 242 đề tài khoa học diễn ra vào 20 - 22/3

Hơn 450 học sinh trung học với 242 dự án nghiên cứu khoa học sẽ tham gia tranh tài tại Vòng Chung kết Cuộc thi Nghiên cứu khoa học, kỹ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học năm học 2025 - 2026 tại Đại học Phenikaa. Cuộc thi do Bộ GDĐT chủ trì, Sở GDĐT Hà Nội và Đại học Phenikaa phối hợp tổ chức.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/3: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải đến thấp

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/3: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải đến thấp

Sau phiên giảm điểm ngày 12/3, các chuyên gia cho rằng xu hướng ngắn hạn của thị trường vẫn chưa thực sự tích cực. Trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải đến thấp, hạn chế sử dụng margin và thận trọng với các nhịp hồi kỹ thuật.
Siemens và Palo Alto Networks phối hợp giới thiệu giải pháp Mạng 5G riêng bảo mật cho môi trường công nghiệp

Siemens và Palo Alto Networks phối hợp giới thiệu giải pháp Mạng 5G riêng bảo mật cho môi trường công nghiệp

Siemens vừa công bố một giải pháp mạng 5G riêng tích hợp an ninh mạng dành cho môi trường công nghiệp, được phát triển cùng chuyên gia an ninh mạng Palo Alto Networks. Giải pháp mới hướng đến việc giúp các nhà sản xuất triển khai kết nối không dây quy mô lớn trong nhà máy thông minh, đồng thời đảm bảo an toàn mạng mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của các hệ thống sản xuất thời gian thực.
An ninh mạng trở thành ưu tiên hàng đầu của ngành ô tô

An ninh mạng trở thành ưu tiên hàng đầu của ngành ô tô

Một khảo sát toàn cầu mới do ABB Robotics thực hiện cho thấy an ninh mạng đang vượt lên trên nhiều ưu tiên truyền thống của ngành ô tô như cắt giảm chi phí, sản xuất linh hoạt hay ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI). Kết quả phản ánh sự thay đổi rõ rệt trong cách các nhà sản xuất đánh giá rủi ro kỹ thuật số và tính liên tục của hoạt động sản xuất trong thời đại công nghiệp số.
Việt Nam vào top 5 điểm đến du lịch hấp dẫn nhất thế giới năm 2026

Việt Nam vào top 5 điểm đến du lịch hấp dẫn nhất thế giới năm 2026

Theo bảng xếp hạng của website du lịch quốc tế Travel and Tour World, Việt Nam nằm trong nhóm 5 điểm đến du lịch hấp dẫn nhất thế giới năm 2026 nhờ cảnh quan thiên nhiên nổi bật, di sản văn hóa phong phú, ẩm thực đặc sắc cùng chính sách thị thực ngày càng thuận lợi cho du khách quốc tế.
Sinh viên Hà Nội đối diện với "khoảng trống tâm lý": Cần được nhận diện và bảo vệ

Sinh viên Hà Nội đối diện với "khoảng trống tâm lý": Cần được nhận diện và bảo vệ

Nhằm nâng cao nhận thức về sức khỏe tâm lý trong môi trường đại học, Ban Nữ sinh Trường Đại học Luật Hà Nội tổ chức talkshow “Khi những khoảng trống cần được bảo vệ” vào ngày 7/3/2026. Chương trình được triển khai nhân dịp Ngày Quốc tế Phụ nữ 8/3, hướng tới việc tạo dựng không gian đối thoại cởi mở về những trạng thái tâm lý dễ bị tổn thương trong đời sống sinh viên.
VinEnergo và GE Vernova ký thỏa thuận công nghệ cho Nhà máy điện LNG Hải Phòng

VinEnergo và GE Vernova ký thỏa thuận công nghệ cho Nhà máy điện LNG Hải Phòng

VinEnergo và GE Vernova vừa ký thỏa thuận lựa chọn công nghệ cung cấp tua-bin khí và máy phát điện cho dự án Nhà máy điện LNG Hải Phòng. Dự án được kỳ vọng trở thành nhà máy điện khí LNG lớn nhất Việt Nam, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và thúc đẩy chuyển dịch năng lượng xanh.
song-gia-tri