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 trưởng Bộ Quốc phòng Phan Văn Giang gửi thư cảm ơn báo chí đồng hành cùng thành công của A80

Bộ trưởng Bộ Quốc phòng Phan Văn Giang gửi thư cảm ơn báo chí đồng hành cùng thành công của A80

Chiều 3/9, Đại tướng Phan Văn Giang, Ủy viên Bộ Chính trị, Phó Bí thư Quân ủy Trung ương, Bộ trưởng Bộ Quốc phòng đã gửi thư cảm ơn các cơ quan báo chí trong và ngoài Quân đội vì những đóng góp to lớn cho thành công của sự kiện A80.
Ổ đĩa GaN: Bước đột phá đưa robot và công nghiệp vào kỷ nguyên truyền động mới

Ổ đĩa GaN: Bước đột phá đưa robot và công nghiệp vào kỷ nguyên truyền động mới

Một bước tiến đột phá trong công nghệ truyền động động cơ vừa được công bố bởi Quantum Power Transformation (QPT) - công ty điện tử công suất có trụ sở tại Cambridge (Anh). Nền tảng thử nghiệm MicroDyno của QPT chứng minh rằng bán dẫn Gallium Nitride (GaN) có thể thay đổi hoàn toàn cách các động cơ robot và công nghiệp vận hành, nhờ khả năng cung cấp điện áp sóng sin thực sự, điều chỉnh mô-men xoắn động và loại bỏ sự phụ thuộc vào các cảm biến hoặc bộ mã hóa bên ngoài đắt đỏ.
Chuỗi triển lãm quốc tế 2025 về công nghiệp, RHVAC, phòng sạch và phụ trợ nhà máy công nghệ cao sẽ diễn ra tại Hà Nội

Chuỗi triển lãm quốc tế 2025 về công nghiệp, RHVAC, phòng sạch và phụ trợ nhà máy công nghệ cao sẽ diễn ra tại Hà Nội

Sự kiện quy tụ gần 300 gian hàng từ hơn 10 quốc gia trên diện tích 10.000 m², giới thiệu những công nghệ và giải pháp mới nhất trong các lĩnh vực công nghiệp mũi nhọn như xây dựng công nghiệp, điện, tự động hóa, công nghệ phòng sạch, HVAC, hạ tầng bán dẫn và trung tâm dữ liệu.
Du lịch Hà Nội "bùng nổ" với hơn 2 triệu lượt khách trong kỳ nghỉ lễ Quốc khánh 2/9

Du lịch Hà Nội "bùng nổ" với hơn 2 triệu lượt khách trong kỳ nghỉ lễ Quốc khánh 2/9

Kỳ nghỉ lễ Quốc khánh 2/9 năm nay ghi nhận không khí du lịch sôi động trên khắp cả nước. Riêng Hà Nội, lượng khách tăng trưởng đột biến, gấp ba lần so với cùng kỳ năm 2024.
EVN và dấu ấn "đầu tàu kinh tế" tại Triển lãm "80 năm hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc"

EVN và dấu ấn "đầu tàu kinh tế" tại Triển lãm "80 năm hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc"

Tại Triển lãm thành tựu đất nước “80 năm hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc”, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã giới thiệu Sa bàn Hệ thống điện Quốc gia và ứng dụng thực tế ảo, thể hiện vai trò chủ lực kiến tạo huyết mạch năng lượng cho Việt Nam.
80 năm, nhìn lại hành trình “xóa mù” của nhân dân qua phong trào Bình dân học vụ

80 năm, nhìn lại hành trình “xóa mù” của nhân dân qua phong trào Bình dân học vụ

Sau hòa bình lập lại, non sông thu về một mối, nền Giáo dục Việt Nam gánh trọng trách nặng nề: diệt giặc dốt và trang bị tri thức cho toàn dân để hội nhập và vươn tầm thế giới. Trong đó, giai đoạn 1945-1954 được đánh giá là giai đoạn nỗ lực mạnh mẽ và sâu sắc nhất của ngành giáo dục nước nhà.
AI và robot: Cặp đôi quyền lực định hình thế hệ máy móc hiện đại

AI và robot: Cặp đôi quyền lực định hình thế hệ máy móc hiện đại

Trong kỷ nguyên công nghệ số, trí tuệ nhân tạo (AI) và robot không còn hoạt động độc lập, mà đang hợp lực để kiến tạo một thế hệ máy móc thông minh, linh hoạt và gần gũi hơn với đời sống con người. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất, mà còn mở ra nhiều ứng dụng mới trong y tế, nông nghiệp, giáo dục và cả sinh hoạt thường nhật.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/9: VN-Index đi ngang, dòng tiền xoay vòng tạo cơ hội lướt sóng

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/9: VN-Index đi ngang, dòng tiền xoay vòng tạo cơ hội lướt sóng

Phiên giao dịch ngày 3/9 khép lại với diễn biến giằng co khi VN-Index gần như đi ngang ở mức 1.681 điểm. Dòng tiền trên thị trường tiếp tục luân chuyển mạnh giữa các nhóm ngành, từ bluechip sang midcap và penny, tạo ra sự phân hóa rõ nét và mở ra cơ hội lướt sóng ngắn hạn cho nhà đầu tư trong những phiên tới.
An ninh mạng OT 2026: Sáu xu hướng định hình tương lai sản xuất thông minh

An ninh mạng OT 2026: Sáu xu hướng định hình tương lai sản xuất thông minh

Trong kỷ nguyên nhà máy thông minh, dữ liệu di chuyển liên tục qua các cảm biến, robot và bảng điều khiển kết nối. Nhịp tim kỹ thuật số đó vận hành nhờ công nghệ hoạt động (OT - Operational Technology), nhưng đồng thời cũng mở rộng bề mặt tấn công mạng. An ninh mạng OT vì thế đang trở thành ưu tiên hàng đầu của các nhà sản xuất trên toàn cầu.
Lãnh đạo Quốc hội Nga dự duyệt binh và chúc mừng Việt Nam nhân dịp Quốc khánh 2.9

Lãnh đạo Quốc hội Nga dự duyệt binh và chúc mừng Việt Nam nhân dịp Quốc khánh 2.9

Nhân dịp kỷ niệm 80 năm Cách mạng Tháng Tám và Quốc khánh 2.9, các nhà lãnh đạo cấp cao của Quốc hội Liên bang Nga đã gửi lời chúc mừng và tham dự các hoạt động kỷ niệm long trọng tại Hà Nội, thể hiện tình cảm hữu nghị gắn bó và cam kết thúc đẩy quan hệ đối tác chiến lược toàn diện Việt – Nga.
song-gia-tri