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
Ra mắt "bản đồ nông sản số" tại Tuần lễ Nông sản Việt 2025: Kết nối sản xuất - tiêu dùng trên nền tảng số

Ra mắt "bản đồ nông sản số" tại Tuần lễ Nông sản Việt 2025: Kết nối sản xuất - tiêu dùng trên nền tảng số

Nông sản đặc trưng của 34 tỉnh, thành phố trên cả nước sẽ được giới thiệu trên nền tảng “bản đồ nông sản số” - công cụ tra cứu và kết nối giúp người tiêu dùng, doanh nghiệp dễ dàng tìm hiểu thông tin, nguồn gốc sản phẩm và liên hệ trực tiếp với nhà sản xuất.
Samsung Việt Nam ủng hộ 10 tỷ đồng khắc phục hậu quả bão, lũ

Samsung Việt Nam ủng hộ 10 tỷ đồng khắc phục hậu quả bão, lũ

Hưởng ứng lời kêu gọi của Đoàn Chủ tịch Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam, Samsung Việt Nam đã ủng hộ 10 tỷ đồng nhằm giúp người dân các tỉnh khắc phục hậu quả do mưa lũ gây ra.
5 đột phá chiến lược đưa KH và CN trở thành động lực chuyển đổi xanh

5 đột phá chiến lược đưa KH và CN trở thành động lực chuyển đổi xanh

Bộ Khoa học và Công nghệ xác định 5 đột phá chiến lược để khoa học, công nghệ thực sự trở thành động lực chủ chốt của chuyển đổi xanh và phát triển bền vững.
EVNCPC quyên góp hơn 5,1 tỷ đồng ủng hộ đồng bào vùng lũ và nhân dân Cuba

EVNCPC quyên góp hơn 5,1 tỷ đồng ủng hộ đồng bào vùng lũ và nhân dân Cuba

Từ tinh thần “một miếng khi đói bằng một gói khi no”, hàng chục nghìn cán bộ, công nhân viên EVNCPC đã chung tay đóng góp hơn 5,1 tỷ đồng gửi tới đồng bào vùng lũ miền Trung, miền Bắc và nhân dân Cuba - những nơi đang oằn mình vượt qua khó khăn sau thiên tai và khủng hoảng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/10/2025: Tuổi Sửu có năng lực, tuổi Thìn sự nghiệp khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/10/2025: Tuổi Sửu có năng lực, tuổi Thìn sự nghiệp khởi sắc

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 18/10/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Đảng bộ MTTQ, các đoàn thể Trung ương quán triệt nội dung chỉ đạo của Tổng Bí thư Tô Lâm

Đảng bộ MTTQ, các đoàn thể Trung ương quán triệt nội dung chỉ đạo của Tổng Bí thư Tô Lâm

Phát huy truyền thống đoàn kết và vai trò nòng cốt trong hệ thống chính trị, Đảng bộ MTTQ, các đoàn thể Trung ương đã tổ chức Hội nghị quán triệt bài phát biểu chỉ đạo của Tổng Bí thư Tô Lâm. Tại đây, đồng chí Nguyễn Thị Thu Hà đã nhấn mạnh yêu cầu cụ thể hóa các định hướng chỉ đạo của Tổng Bí thư trong chương trình hành động của toàn Đảng bộ, hướng tới thực chất, hiệu quả và gắn bó mật thiết với đời sống Nhân dân.
Thị trường chứng khoán ngày 17/10: Cổ phiếu họ Vin và ngân hàng đồng loạt bị chốt lời

Thị trường chứng khoán ngày 17/10: Cổ phiếu họ Vin và ngân hàng đồng loạt bị chốt lời

Lực bán mạnh xuất hiện sớm kéo VN Index trượt dần về vùng hỗ trợ ngắn hạn và đóng cửa với mức giảm 35,66 điểm. Độ rộng nghiêng mạnh về bên bán và thanh khoản cao cho thấy hoạt động chốt lời quyết liệt. Trong đó, cổ phiếu họ Vin và ngân hàng đồng loạt hạ nhiệt là tác nhân chính cho việc chỉ số giảm sâu.
Viettel Telecom đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất, hướng tới trở thành công ty công nghệ toàn cầu

Viettel Telecom đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất, hướng tới trở thành công ty công nghệ toàn cầu

Lễ kỷ niệm 25 năm Ngày truyền thống và đón nhận Huân chương Lao động hạng Nhất của Viettel Telecom diễn ra ngày 16/10 tại Hà Nội, đánh dấu cột mốc quan trọng trên hành trình phát triển của doanh nghiệp viễn thông hàng đầu Việt Nam, khẳng định vị thế tiên phong trong chuyển đổi thành công ty công nghệ toàn cầu.
"Gian hàng Xanh" thúc đẩy tiêu dùng đúng cách, hiện thực hóa mục tiêu tăng trưởng xanh quốc gia

"Gian hàng Xanh" thúc đẩy tiêu dùng đúng cách, hiện thực hóa mục tiêu tăng trưởng xanh quốc gia

Không chỉ là nơi trưng bày sản phẩm tiết kiệm điện, "Gian hàng Xanh" do Bộ Công Thương tổ chức từ tháng 10 đến tháng 12/2025 còn mang đến không gian trải nghiệm thú vị, giúp người tiêu dùng hiểu rõ hơn về lối sống xanh và cách sử dụng năng lượng hiệu quả trong đời sống hàng ngày.
SK Earthon rao bán cổ phần tại ba mỏ dầu ở Việt Nam

SK Earthon rao bán cổ phần tại ba mỏ dầu ở Việt Nam

Công ty SK Earthon Co. - đơn vị thăm dò dầu khí trực thuộc SK Innovation (Hàn Quốc) đã thông báo ý định bán cổ phần của mình tại ba lô dầu khí ở Việt Nam với tổng giá trị ước tính khoảng 200 tỷ won (tương đương 140 triệu USD), nhằm củng cố tình hình tài chính, theo các nguồn tin được tiết lộ ngày 16/10.
song-gia-tri