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
Bộ ghép nối IO-Link không tiếp xúc: Giải pháp truyền dữ liệu và năng lượng không dây

Bộ ghép nối IO-Link không tiếp xúc: Giải pháp truyền dữ liệu và năng lượng không dây

Trong nỗ lực tối ưu hóa hệ thống tự động hóa công nghiệp, Phoenix Contact vừa giới thiệu bộ ghép nối IO-Link không tiếp xúc, cho phép truyền tải nguồn điện và dữ liệu không dây giữa các thiết bị IO-Link và hệ thống điều khiển mà không cần kết nối vật lý. Đây được xem là bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa các ứng dụng chuyển động trong nhà máy.
Tập đoàn CT Group với chiến lược phát triển 9 ngành công nghệ cao

Tập đoàn CT Group với chiến lược phát triển 9 ngành công nghệ cao

Mới đây, Thủ tướng Phạm Minh Chính đã có buổi làm việc với các bộ, ngành, cơ quan liên quan và đại diện Tập đoàn CT Group về việc tham gia phát triển các sản phẩm công nghệ chiến lược và một số đề xuất, kiến nghị của Tập đoàn.
Kinh tế số, tăng trưởng xanh: Không thể thiếu nhân lực chất lượng cao

Kinh tế số, tăng trưởng xanh: Không thể thiếu nhân lực chất lượng cao

Đầu tư vào người lao động là nền tảng để hiện thực hóa mục tiêu số hóa, xanh hóa và nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia. Đầu tư cho người lao động hôm nay là cách tiết kiệm lớn nhất cho tương lai đòi hỏi cần có chuyển đổi cách nhìn nhận và đầu tư cho nguồn lực con người.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/8/2025: Tuổi Mão không mấy thuận lợi, tuổi Sửu gặp vận may

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/8/2025: Tuổi Mão không mấy thuận lợi, tuổi Sửu gặp vận may

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 15/8/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 14/8: Thị trường bật tăng mạnh, nhóm VN30 và cổ phiếu ngân hàng bùng nổ

Thị trường chứng khoán ngày 14/8: Thị trường bật tăng mạnh, nhóm VN30 và cổ phiếu ngân hàng bùng nổ

Phiên giao dịch 14/8 chứng kiến sự bùng nổ của nhóm ngân hàng và rổ VN30, giúp VN Index tăng hơn 29 điểm. Thanh khoản sụt nhẹ so với hôm qua, khối ngoại tiếp tục bán ròng mạnh nhưng không cản được đà hưng phấn của thị trường.
MB hợp tác đối tác Hàn Quốc ra mắt sàn giao dịch tài sản số đầu tiên tại Việt Nam

MB hợp tác đối tác Hàn Quốc ra mắt sàn giao dịch tài sản số đầu tiên tại Việt Nam

Ngày 12/8, Ngân hàng TMCP Quân đội (MB) đã ký Biên bản ghi nhớ (MOU) hợp tác kỹ thuật với Dunamu - đơn vị vận hành Upbit, nền tảng tiền điện tử lớn nhất Hàn Quốc.
Khoa Cơ - Điện Học Viện Nông nghiệp Việt Nam tuyển dụng giảng viên

Khoa Cơ - Điện Học Viện Nông nghiệp Việt Nam tuyển dụng giảng viên

Học viện Nông nghiệp Việt Nam cần tuyển lao động hợp đồng làm việc tại khoa Cơ - Điện. Số lượng cụ thể như sau: 05 giảng viên, 03 trợ giảng.
Bí quyết tăng cường khả năng phục hồi sản xuất trong thời kỳ biến động

Bí quyết tăng cường khả năng phục hồi sản xuất trong thời kỳ biến động

Bước vào năm 2025, ngành sản xuất toàn cầu đang đối mặt với áp lực chưa từng có. Chi phí đầu vào vẫn duy trì ở mức cao, trong khi tình trạng thiếu hụt nhân lực ngày càng nghiêm trọng với hơn 2,8 triệu lao động tay nghề cao rời khỏi lực lượng sản xuất do già hóa. Trong bối cảnh “làm nhiều hơn với ít hơn” trở thành khẩu hiệu chung, các nhà lãnh đạo ngành đang xem xét lại toàn bộ hoạt động, từ chuỗi cung ứng đến tự động hóa. Thế nhưng một lĩnh vực cốt lõi vẫn thường bị bỏ quên đó là bảo trì.
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/8: Quán tính tăng điểm vẫn còn

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/8: Quán tính tăng điểm vẫn còn

Sau khi “test” lực cung – cầu và rũ bớt vị thế yếu giữa phiên, VN Index đóng cửa phiên 13/8 ở 1.611,60 điểm, tiếp tục kéo dài khoảng cách với mốc 1.600 điểm. Các tín hiệu kỹ thuật tiếp tục củng cố xu hướng tăng, mở ra cơ hội nối dài đà bứt phá trong phiên 14/8, với tâm điểm là nhóm bất động sản và chứng khoán.
Miễn thị thực cho giới khoa học và chuyên gia quốc tế: Cơ hội thu hút trí tuệ toàn cầu vào Việt Nam

Miễn thị thực cho giới khoa học và chuyên gia quốc tế: Cơ hội thu hút trí tuệ toàn cầu vào Việt Nam

Chính phủ vừa ban hành Nghị định mới về miễn thị thực có thời hạn cho các đối tượng đặc biệt, trong đó nhấn mạnh nhóm chuyên gia, học giả, nhà khoa học, giáo sư và nhân lực chất lượng cao. Chính sách được kỳ vọng sẽ tạo cú hích thu hút trí tuệ quốc tế, thúc đẩy đổi mới sáng tạo và nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế Việt Nam trên thị trường toàn cầu.
song-gia-tri