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
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Dữ liệu cảm biến: “mỏ vàng” chưa được khai thác của nhà máy thông minh

Dữ liệu cảm biến: “mỏ vàng” chưa được khai thác của nhà máy thông minh

Các nhà máy hiện đại đang tạo ra lượng dữ liệu cảm biến khổng lồ, nhưng phần lớn nguồn dữ liệu này chưa được chuyển hóa thành quyết định vận hành kịp thời. Khi hàng nghìn cảm biến liên tục ghi nhận nhiệt độ, áp suất, độ rung và chất lượng, bài toán quan trọng của sản xuất thông minh không còn là thu thập thêm dữ liệu, mà là xây dựng hạ tầng để phân tích và hành động theo thời gian thực.
Công nghiệp công nghệ số tăng trưởng hơn 32% sau 9 tháng

Công nghiệp công nghệ số tăng trưởng hơn 32% sau 9 tháng

Tháng 9/2026, doanh thu lĩnh vực công nghiệp công nghệ số ước đạt 770.766 tỷ đồng, tăng 36% so với cùng kỳ năm 2025. Lũy kế 9 tháng, doanh thu lĩnh vực này ước đạt 5.387.142 tỷ đồng, tăng khoảng 32,1%.
Nhận định phiên giao dịch ngày 1/10: Ưu tiên quản trị rủi ro

Nhận định phiên giao dịch ngày 1/10: Ưu tiên quản trị rủi ro

Sau ba phiên điều chỉnh liên tiếp, VN-Index đã mất mốc MA50 ngày trong bối cảnh áp lực bán gia tăng và khối ngoại tiếp tục bán ròng mạnh. Thị trường được đánh giá có thể tiếp tục kiểm định các vùng hỗ trợ thấp hơn, do đó nhà đầu tư nên ưu tiên quản trị rủi ro và hạn chế gia tăng tỷ trọng khi xu hướng chưa ổn định.
Để hydrogen chuyển từ công nghệ tiềm năng đến giá trị kinh tế thực

Để hydrogen chuyển từ công nghệ tiềm năng đến giá trị kinh tế thực

Việt Nam đã có chiến lược phát triển năng lượng hydrogen với mục tiêu sản xuất 100.000 - 500.000 tấn/năm vào năm 2030 và 10 - 20 triệu tấn/năm vào năm 2050. Bài toán lớn cần được giải chính là khả năng hình thành một hệ sinh thái đủ nguồn cung, khách hàng, hạ tầng, công nghệ, tài chính, tiêu chuẩn và nhân lực để hydrogen thực sự đi vào nền kinh tế.
BSR kiện toàn cơ chế hoạch định chiến lược, hướng tới phát triển bền vững

BSR kiện toàn cơ chế hoạch định chiến lược, hướng tới phát triển bền vững

Ngày 29/9/2026, Tổng Công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) tổ chức cuộc họp khởi động Ủy ban Chiến lược và Phát triển bền vững (UBCL), nhằm nâng cao chất lượng tham mưu cho HĐQT về chiến lược, đầu tư, công nghệ và phát triển bền vững, đáp ứng yêu cầu chuyển dịch của ngành năng lượng và định hướng phát triển BSR đến năm 2035, tầm nhìn 2050.
Thị trường chứng khoán ngày 30/9: Lực cầu cuối phiên vẫn không cứu được chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 30/9: Lực cầu cuối phiên vẫn không cứu được chỉ số

VN Index có lúc lao dốc hơn 18 điểm và đánh thủng vùng hỗ trợ quan trọng trước khi dòng tiền bắt đáy xuất hiện cuối phiên. Dù thoát khỏi mức thấp nhất ngày, chỉ số vẫn khép tháng 9 trong với việc mất mốc hỗ trợ tại đường MA50.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/10/2026: Tuổi Dần đón cơ hội mới, tuổi Dậu nên thận trọng tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/10/2026: Tuổi Dần đón cơ hội mới, tuổi Dậu nên thận trọng tài chính

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 1/10/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Việt Nam xếp thứ 43 về đổi mới sáng tạo toàn cầu

Việt Nam xếp thứ 43 về đổi mới sáng tạo toàn cầu

Theo Báo cáo Chỉ số Đổi mới sáng tạo toàn cầu (GII) 2026 của Tổ chức Sở hữu trí tuệ thế giới (WIPO), Việt Nam xếp thứ 43 trong 139 quốc gia, nền kinh tế, tăng 1 bậc so với năm 2025. Tính từ năm 2016 đến nay, thứ hạng GII của Việt Nam đã cải thiện 16 bậc, từ vị trí 59 lên 43.
Kỳ 9: Xuất khẩu một mô hình xanh

Kỳ 9: Xuất khẩu một mô hình xanh

Bán một chiếc xe ra nước ngoài đã khó. Mang cả một mô hình di chuyển xanh qua biên giới còn khó hơn. Bởi khi Green SM, VinFast hay V-Green bước vào Indonesia, Philippines, Lào, Ấn Độ hay Kazakhstan, họ không chỉ gặp khách hàng mới. Họ gặp những hệ thống mới - luật taxi, điện lưới, bãi đỗ, văn hóa đi lại, khí hậu, cạnh tranh và sự thận trọng của thị trường.
Lexus ES thế hệ mới sắp ra mắt: Đủ bản thuần điện và Hybrid

Lexus ES thế hệ mới sắp ra mắt: Đủ bản thuần điện và Hybrid

Dữ liệu từ Cục Đăng kiểm Việt Nam ghi nhận sự xuất hiện của mẫu sedan thuần điện Lexus ES 500e CG do Công ty ô tô Toyota Việt Nam nhập khẩu.