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
dai-hoi-dang
Tin bài khác
Thành lập Hiệp hội Chuyển đổi xanh Việt Nam, thúc đẩy “giải pháp kép” xanh hóa - số hóa

Thành lập Hiệp hội Chuyển đổi xanh Việt Nam, thúc đẩy “giải pháp kép” xanh hóa - số hóa

Sáng 28/1 tại Hà Nội, Hiệp hội Chuyển đổi xanh Việt Nam (VGA) chính thức ra mắt, đánh dấu sự hình thành một tổ chức xã hội – nghề nghiệp hoạt động trong lĩnh vực chuyển đổi xanh, hướng tới kết nối chính sách, công nghệ và thị trường để biến chuyển đổi xanh thành động lực cạnh tranh và tăng trưởng mới của nền kinh tế.
[E-Magazine] Không gian thông minh - Khí mạch vận hành của doanh nghiệp thời đại số

[E-Magazine] Không gian thông minh - Khí mạch vận hành của doanh nghiệp thời đại số

Trong thời đại mà công nghệ, nhân lực và chi phí đô thị dồn ép doanh nghiệp, một văn phòng hay cửa hàng không còn chỉ là nơi làm việc hay nơi bán hàng. Đó là “khí mạch” vận hành, nơi trải nghiệm, dữ liệu và tư duy đầu tư hợp thời hội tụ, tạo ra năng lực cạnh tranh bền vững và thương hiệu sống động.
“Trạm Tết - đủ 5 đủ Tết”: Hành trình đánh thức Tết bằng năm giác quan giữa lòng phố cổ

“Trạm Tết - đủ 5 đủ Tết”: Hành trình đánh thức Tết bằng năm giác quan giữa lòng phố cổ

Trong hai ngày 30 và 31/1, tại di tích 22 Hàng Buồm (quận Hoàn Kiếm, Hà Nội), chương trình trải nghiệm văn hóa “Trạm Tết - đủ 5 đủ Tết” đã mang đến cho công chúng một cách tiếp cận mới mẻ với Tết Nguyên đán: không ồn ào, không sắp đặt phô trương, mà chạm vào Tết bằng thị giác, thính giác, khứu giác, vị giác và xúc giác.
Redmi Turbo 5 và Turbo 5 Max chính thức trình làng, đặt tham vọng dẫn đầu hiệu năng tầm trung

Redmi Turbo 5 và Turbo 5 Max chính thức trình làng, đặt tham vọng dẫn đầu hiệu năng tầm trung

Redmi đã chính thức ra mắt dòng Redmi Turbo 5 tại thị trường Trung Quốc, gồm hai phiên bản Turbo 5 và Turbo 5 Max. Thế hệ mới tiếp tục được hãng định vị là cột mốc quan trọng trong chiến lược chinh phục phân khúc smartphone hiệu năng cao tầm trung, nơi mức độ cạnh tranh ngày càng gay gắt.
Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) tuyển dụng nhân sự

Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) tuyển dụng nhân sự

Là trường đại học công lập chuẩn quốc tế, giảng dạy bằng tiếng Anh và được công nhận bởi HCERES (Pháp), Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH) đang tìm kiếm Nhân viên IT quản trị hệ thống có kinh nghiệm, sẵn sàng đồng hành trong việc vận hành hạ tầng CNTT và hệ thống ERP hiện đại của nhà trường.
An ninh đám mây 2026: Khi độ phức tạp vượt xa năng lực phòng vệ

An ninh đám mây 2026: Khi độ phức tạp vượt xa năng lực phòng vệ

Khảo sát với hơn 1.100 lãnh đạo và chuyên gia an ninh mạng toàn cầu cho thấy một “khoảng cách” ngày càng rõ rệt trong an ninh đám mây: tốc độ mở rộng và phức tạp của hạ tầng hiện đại đang vượt xa khả năng quan sát, phát hiện và ứng phó của các tổ chức, đặc biệt trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo được ứng dụng ngày càng sâu rộng.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MB mở rộng quy mô dẫn đầu Big5

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MB mở rộng quy mô dẫn đầu Big5

Tuần qua, đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: HDBank 2025: Tăng trưởng mạnh, hiệu quả cao và sẵn sàng bứt phá chu kỳ mới; MB 2025: Mở rộng quy mô dẫn đầu Big5, tăng trưởng nhanh nhưng vẫn kiểm soát rủi ro; VietinBank ra mắt “Đầu tư tự động”...
Gấp rút hoàn thiện công tác chuẩn bị Hội chợ Mùa Xuân 2026

Gấp rút hoàn thiện công tác chuẩn bị Hội chợ Mùa Xuân 2026

Sáng 30/1, Phó Thủ tướng Bùi Thanh Sơn, Trưởng Ban Chỉ đạo các Hội chợ Quốc gia, đã trực tiếp kiểm tra tình hình chuẩn bị Hội chợ Mùa Xuân 2026. Theo kế hoạch, lễ khai mạc hội chợ sẽ diễn ra vào 10 giờ sáng ngày 2/2/2026.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/2/2026: Tuổi Hợi kinh doanh thuận lợi, tuổi Tý  không mấy suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/2/2026: Tuổi Hợi kinh doanh thuận lợi, tuổi Tý không mấy suôn sẻ

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 1/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Tín hiệu tích cực cho công nghiệp từ thị trường máy móc

Tín hiệu tích cực cho công nghiệp từ thị trường máy móc

Các chỉ số công nghiệp mới nhất cho thấy năm 2025 khép lại với những tín hiệu lạc quan đối với nhu cầu máy móc và thiết bị sản xuất, bất chấp bối cảnh kinh tế toàn cầu còn nhiều biến động. Theo báo cáo công bố bởi Hội đồng Thống đốc Hệ thống Dự trữ Liên bang Mỹ (Fed), sản lượng công nghiệp toàn nền kinh tế Mỹ đã tăng 0,4% trong giai đoạn từ tháng 11 đến tháng 12 năm 2025, trong khi tỷ lệ sử dụng công suất tăng thêm 0,2%.
song-gia-tri