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
Tin bài khác
PGBank lãi đậm, tín dụng tăng tốc trong 6 tháng đầu năm 2025

PGBank lãi đậm, tín dụng tăng tốc trong 6 tháng đầu năm 2025

Kết thúc nửa đầu năm 2025, PGBank ghi nhận kết quả kinh doanh ấn tượng, ghi nhận hơn 284 tỷ đồng lợi nhuận, tín dụng tăng tốc.
Việt Nam gây ấn tượng trên bản đồ AI toàn cầu với vị trí thứ 6/40 quốc gia

Việt Nam gây ấn tượng trên bản đồ AI toàn cầu với vị trí thứ 6/40 quốc gia

Việt Nam vừa ghi dấu ấn mạnh mẽ trên bản đồ trí tuệ nhân tạo (AI) thế giới khi xếp hạng thứ 6 trong tổng số 40 quốc gia, theo Bảng Chỉ số AI Thế giới 2025 do Mạng lưới Nghiên cứu Thị trường Độc lập Toàn cầu (WIN) công bố mới đây.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/7/2025: Tuổi Mão chi tiêu tốn kém, tuổi Mùi gia đình hòa hợp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/7/2025: Tuổi Mão chi tiêu tốn kém, tuổi Mùi gia đình hòa hợp

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 24/7/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Sau nửa năm, Bảo hiểm Quân đội (MIC) hoàn thành 43% kế hoạch lợi nhuận

Sau nửa năm, Bảo hiểm Quân đội (MIC) hoàn thành 43% kế hoạch lợi nhuận

Trong 6 tháng đầu năm 2025, doanh thu từ hoạt động bảo hiểm tại MIC tiếp tục tăng trưởng ổn định. Tính đến 30/6/2025, tổng tài sản tại Công ty bảo hiểm Quân đội này đạt 10.538 tỷ đồng, nợ phải trả tăng từ 7.704 tỷ đồng hồi đầu năm 2025 lên 8.005 tỷ đồng.
Thị trường chứng khoán ngày 23/7: Đà tăng giữ vững, dòng tiền lan rộng

Thị trường chứng khoán ngày 23/7: Đà tăng giữ vững, dòng tiền lan rộng

Với việc VNIndex đóng cửa tại 1.512,31 điểm, tăng nhẹ 2,77 điểm (+0,18%), thị trường vẫn giữ được nhịp đi lên dù chịu áp lực chốt lời cục bộ ở một số cổ phiếu vốn hóa lớn. Đáng chú ý, thanh khoản tiếp tục duy trì trên mức cao với gần 38,2 nghìn tỷ đồng, cho thấy dòng tiền chưa có dấu hiệu suy yếu.
Bộ Giáo dục bỏ điều kiện 8 điểm toán mới được xét tuyển ngành vi mạch bán dẫn

Bộ Giáo dục bỏ điều kiện 8 điểm toán mới được xét tuyển ngành vi mạch bán dẫn

Bộ Giáo dục và Đào tạo quy định thí sinh đăng ký xét tuyển vào ngành bán dẫn phải nằm trong nhóm 25% thí sinh có điểm tổ hợp xét tuyển cao nhất và đồng thời thuộc nhóm 20% thí sinh có điểm môn Toán cao nhất trên toàn quốc
VPBank: Sáng tạo, khác biệt tạo bệ phóng bứt phá

VPBank: Sáng tạo, khác biệt tạo bệ phóng bứt phá

Trong nửa đầu năm 2025, Ngân hàng TMCP Việt Nam Thịnh Vượng (VPBank, HOSE: VPB) ghi dấu ấn với loạt sáng kiến sáng tạo, khác biệt trong trải nghiệm khách hàng và phát triển thương hiệu. Đó chính là chất xúc tác để ngân hàng này tạo đà tăng trưởng mạnh mẽ, duy trì vị thế tiên phong và bền vững trong môi trường cạnh tranh ngày càng khốc liệt.
Chuyển đổi số trong bảo trì: Khi cảm biến và AI chủ động ngăn cản sự cố

Chuyển đổi số trong bảo trì: Khi cảm biến và AI chủ động ngăn cản sự cố

Trong thế giới sản xuất hiện đại, khái niệm bảo trì không còn đơn thuần là sửa chữa sau khi sự cố xảy ra. Nhờ vào sự kết hợp giữa Internet vạn vật (IoT) và trí tuệ nhân tạo (AI), các nhà máy đang bước vào kỷ nguyên của bảo trì dự đoán, một phương pháp chủ động giúp giảm thời gian ngừng hoạt động và tăng độ tin cậy của thiết bị.
Nhận định phiên giao dịch ngày 23/7: Nắm giữ cổ phiếu mạnh, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 23/7: Nắm giữ cổ phiếu mạnh, tránh mua đuổi

Tâm lý nhà đầu tư hiện đang rất tích cực, thể hiện qua việc chỉ số VN Index tăng mạnh kèm thanh khoản cao. Dòng tiền tiếp tục ưu tiên midcap và bluechip, tạo đà cho thị trường tiến sát các vùng đỉnh cao mới. Tuy vậy, sự xuất hiện của các cây nến rút chân và bóng trên trong phiên gần nhất là tín hiệu cảnh báo có thể xuất hiện rung lắc kỹ thuật trong vài phiên tới.
Quản lý hiệu quả dự án đầu tư ứng dụng công nghệ thông tin chi cho đầu tư công

Quản lý hiệu quả dự án đầu tư ứng dụng công nghệ thông tin chi cho đầu tư công

Bộ Khoa học và Công nghệ đang dự thảo Nghị định quy định quản lý đầu tư ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước.
Quảng cáo
moxa