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
Robot hình người đầu tiên rước đuốc ở Trung Quốc

Robot hình người đầu tiên rước đuốc ở Trung Quốc

Trong một sự giao thoa ấn tượng giữa thể thao và công nghệ, một robot hình người tên "Kuavo" do Leju Robot phát triển đã có màn ra mắt lịch sử với tư cách là người rước đuốc đặc biệt trong lễ rước đuốc cho Đại hội Thể thao Quốc gia lần thứ 15 của Trung Quốc vào Chủ nhật, tượng trưng cho một bước nhảy vọt quan trọng của ngành công nghiệp trí tuệ nhân tạo (embodied intelligence) của nước này.
Đâu là cơ hội để doanh nghiệp khoa học công nghệ có thể bứt phá?

Đâu là cơ hội để doanh nghiệp khoa học công nghệ có thể bứt phá?

Ngay sau khi Luật KH&CN năm 2013 được ban hành, nhiều nghị định và thông tư hướng dẫn đã ra đời như Nghị định 95/2014/NĐ-CP, Nghị định 13/2019/NĐ-CP. Tuy nhiên, qua các giai đoạn tổng kết, kết quả vẫn chưa đạt con số như kỳ vọng.
Viettel kích hoạt mạng lưới ứng phó cấp cao nhất, bảo đảm thông tin thông suốt trước bão số 13

Viettel kích hoạt mạng lưới ứng phó cấp cao nhất, bảo đảm thông tin thông suốt trước bão số 13

Không chỉ là nhà mạng, Viettel một lần nữa thể hiện vai trò “xương sống” của hạ tầng thông tin quốc gia khi chủ động kích hoạt toàn bộ hệ thống ứng phó cấp cao nhất, trực chiến 24/24 để bảo đảm thông tin liên lạc thông suốt trước bão số 13 (Kalmaegi).
Triển lãm Thiên văn học Amstro’s Gallery 2025: Hành trình "Aphelion" chạm tới giới hạn tri thức

Triển lãm Thiên văn học Amstro’s Gallery 2025: Hành trình "Aphelion" chạm tới giới hạn tri thức

Lấy cảm hứng từ “Aphelion” - điểm xa nhất trong quỹ đạo của các hành tinh quanh Mặt Trời, Amstro’s Gallery 2025 mở ra cơ hội để giới trẻ khám phá chiều sâu của Thiên văn học qua hơn 50 hoạt động trải nghiệm STEM hấp dẫn.
Nhận định phiên giao dịch ngày 7/11: Chỉ nắm giữ “có chọn lọc” những cổ phiếu có tiềm năng

Nhận định phiên giao dịch ngày 7/11: Chỉ nắm giữ “có chọn lọc” những cổ phiếu có tiềm năng

Phiên giao dịch ngày 6/11 giảm mạnh khi VN-Index mất 14,31 điểm xuống 1.640,58 điểm, thanh khoản suy yếu và áp lực bán lan rộng. Trong phiên ngày 7/11, chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư chỉ nên nắm giữ có chọn lọc các cổ phiếu tiềm năng, tránh mua đuổi trong nhịp hồi kỹ thuật.
“Bàn tay AI” - Bước tiến mới trong thiết kế robot

“Bàn tay AI” - Bước tiến mới trong thiết kế robot

Mimic startup robot có trụ sở tại Zurich (Thụy Sĩ) vừa huy động thành công 16 triệu USD để phát triển bàn tay robot có khả năng bắt chước con người, một công nghệ kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo (AI) và cơ học chính xác, hứa hẹn thay đổi cách máy móc xử lý các nhiệm vụ tinh vi trong sản xuất công nghiệp.
Hợp tác KHCN và giáo dục - trụ cột trong quan hệ toàn diện Việt Nam - EU

Hợp tác KHCN và giáo dục - trụ cột trong quan hệ toàn diện Việt Nam - EU

Hợp tác trong khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang trở thành trụ cột quan trọng trong quan hệ toàn diện Việt Nam - EU, là nền tảng để Việt Nam tiến gần hơn tới mục tiêu trở thành “quốc gia liên kết chính thức” trong Chương trình Horizon Europe. Nhấn mạnh điều này tại Hội nghị về Chương trình Erasmus+ và Horizon Europe 2025 diễn ra ngày 3/11 tại Hà Nội, Thứ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Bùi Thế Duy khẳng định đây là hướng đi chiến lược giúp Việt Nam mở rộng cầu nối tri thức, phát triển năng lực công nghệ và hướng tới một tương lai số sáng tạo, bền vững, bao trùm.
EuroCham họp báo giới thiệu Diễn đàn và Triển lãm Kinh tế Xanh 2025

EuroCham họp báo giới thiệu Diễn đàn và Triển lãm Kinh tế Xanh 2025

Ngày 6/11/2025, tại Hà Nội, Hiệp hội Doanh nghiệp châu Âu tại Việt Nam (EuroCham) tổ chức họp báo công bố Diễn đàn và Triển lãm Kinh tế Xanh (Green Economy Forum & Exhibition - GEF 2025), với chủ đề “Tiên phong đổi mới, kiến tạo tương lai”.
Hà Nội lan tỏa tinh hoa di sản qua Festival Thăng Long 2025

Hà Nội lan tỏa tinh hoa di sản qua Festival Thăng Long 2025

Tháng 11 này, Hà Nội khoác lên mình “chiếc áo lễ hội” rực rỡ khi Festival Thăng Long - Hà Nội 2025 chính thức mở màn. Từ Hoàng thành Thăng Long đến Văn Miếu - Quốc Tử Giám, những giá trị di sản ngàn năm sẽ được đánh thức, hòa nhịp cùng âm thanh, ánh sáng và sức sáng tạo của thời đại.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/11/2025: Tuổi Tuất chú ý tiền bạc, tuổi Tỵ tích cực hơn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/11/2025: Tuổi Tuất chú ý tiền bạc, tuổi Tỵ tích cực hơn

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 07/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri