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
chao-mung-ngay-bao-chi
Tin bài khác
Cách mạng động cơ điện: Ống nano carbon thay cuộn dây đồng truyền thống

Cách mạng động cơ điện: Ống nano carbon thay cuộn dây đồng truyền thống

Trong một bước tiến quan trọng hướng tới công nghệ vật liệu tương lai, các nhà khoa học Hàn Quốc đã phát triển thành công một loại động cơ điện siêu nhẹ sử dụng hoàn toàn ống nano carbon (CNT) thay vì cuộn dây đồng truyền thống. Đây được xem là một đột phá lớn trong lĩnh vực kỹ thuật điện và vật liệu nano, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong giao thông, hàng không và công nghiệp chế tạo robot.
Pin kim loại mềm mô phỏng sinh học giúp xe điện chạy được hơn 800km sau mỗi lần sạc

Pin kim loại mềm mô phỏng sinh học giúp xe điện chạy được hơn 800km sau mỗi lần sạc

Một đột phá về natri-lithium thể kim loại mềm vừa ra đời, có thể tồn tại lâu hơn lithium-ion hứa hẹn một cuộc cách mạng hóa cho điện thoại, xe điện trong tương lai.
Tái định hình đóng gói: Tự động hóa đang thay đổi hoàn toàn dây chuyền sản xuất như thế nào?

Tái định hình đóng gói: Tự động hóa đang thay đổi hoàn toàn dây chuyền sản xuất như thế nào?

Khi ngành sản xuất toàn cầu chịu áp lực ngày càng lớn từ tình trạng thiếu lao động, yêu cầu về phát triển bền vững và kiểm soát chất lượng khắt khe hơn, khâu đóng gói đang nổi lên như một trọng điểm trong chiến lược tự động hóa - đặc biệt tại các lĩnh vực sản xuất quy mô lớn như chế biến gỗ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/6: VN Index giữ đà tăng để xác lập xu hướng tuần mới?

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/6: VN Index giữ đà tăng để xác lập xu hướng tuần mới?

Sau phiên tăng điểm nhẹ ngày 12/6, thị trường đang cho thấy tín hiệu cân bằng rõ ràng trước phiên giao dịch cuối tuần ngày 13/6. Trong phiên tới, nếu VN Index vượt được ngưỡng 1.325 điểm, cơ hội hướng tới vùng đỉnh ngắn hạn 1.340–1.350 sẽ mở ra, đặc biệt khi nhóm ngân hàng thay thế vai trò dẫn dắt. Tuy nhiên, nếu thị trường chỉ dao động trong vùng 1.315–1.322 điểm, kịch bản tích lũy đi ngang vẫn được đánh giá cao hơn.
Tổng Bí thư Tô Lâm: Danh mục công nghệ chiến lược phải mang tính động, mở và đột phá

Tổng Bí thư Tô Lâm: Danh mục công nghệ chiến lược phải mang tính động, mở và đột phá

Tại phiên họp Thường trực Ban chỉ đạo Trung ương, Tổng Bí thư đã yêu cầu Bộ Khoa học và Công nghệ tiếp tục chủ trì, khẩn trương phối hợp chặt chẽ với các bộ, ban, ngành liên quan, Hội đồng tư vấn quốc gia hoàn thiện danh mục công nghệ chiến lược.
Cuộc thi ACIYLS 2025: Tìm kiếm những nhà lãnh đạo trẻ vì tương lai bền vững

Cuộc thi ACIYLS 2025: Tìm kiếm những nhà lãnh đạo trẻ vì tương lai bền vững

ACI Youth Leadership Summit (ACIYLS) 2025, vòng Việt Nam chính thức khởi động, mở ra cơ hội cho các bạn trẻ từ 18 - 24 tuổi chinh phục sân chơi quốc tế về phát triển bền vững và đổi mới sáng tạo.
Ra mắt Trung tâm Công nghệ chiến lược Úc - Việt và công bố tài trợ 8 dự án tiềm năng

Ra mắt Trung tâm Công nghệ chiến lược Úc - Việt và công bố tài trợ 8 dự án tiềm năng

Ngày 11/6/2025, Trung tâm Công nghệ chiến lược Úc - Việt Nam (AVSTC) chính thức khai trương tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông (PTIT), đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc thúc đẩy hợp tác công nghệ chiến lược và đổi mới sáng tạo giữa Việt Nam và Úc.
Thị trường chứng khoán 12/6: Cổ phiếu trụ dẫn sóng, VN Index tăng gần 8 điểm

Thị trường chứng khoán 12/6: Cổ phiếu trụ dẫn sóng, VN Index tăng gần 8 điểm

Thị trường ngày 12/6 khép lại với một phiên hồi phục tích cực khi chỉ số VN Index tăng gần 8 điểm với sắc xanh lan tỏa rộng khắp. Thông tin tích cực từ cuộc đàm phán thuế quan Mỹ - Trung đã thu hút dòng tiền quay trở lại. Mặc dù xuất hiện rung lắc nhẹ vào cuối phiên, thị trường vẫn duy trì được đà tăng với thanh khoản cải thiện đáng kể, đặc biệt nhờ sự dẫn dắt của nhóm thép, ngân hàng và dòng tiền ngoại đổ mạnh vào nhóm cổ phiếu bluechip.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/6/2025: Tuổi Tuất nhiều bất đồng, tuổi Mão tin vui tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/6/2025: Tuổi Tuất nhiều bất đồng, tuổi Mão tin vui tài lộc

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 13/6/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Các tập đoàn lớn của Pháp sẵn sàng chuyển giao công nghệ và đào tạo nhân lực cho Việt Nam

Các tập đoàn lớn của Pháp sẵn sàng chuyển giao công nghệ và đào tạo nhân lực cho Việt Nam

Trong khuôn khổ chuyến thăm chính thức Cộng hòa Pháp, Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính đã có buổi làm việc với lãnh đạo các tập đoàn hàng đầu của Pháp như Airbus, EDF, TotalEnergies, và Sanofi. Các tập đoàn này bày tỏ mong muốn hợp tác sâu rộng với Việt Nam, đặc biệt trong việc chuyển giao công nghệ tiên tiến và hỗ trợ phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao.
siement
Quảng cáo
moxa