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
Thị trường chứng khoán ngày 28/11: Một mình họ nhà Vin “cân” chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 28/11: Một mình họ nhà Vin “cân” chỉ số

Dù độ rộng tiêu cực khi số mã giảm gấp rưỡi số mã tăng, VN Index vẫn giữ được sắc xanh nhờ lực kéo mạnh từ nhóm Vin và một số mã trụ khác. Trong đó, riêng VIC +5% đã mang về tới 10,74 điểm.
Sắp diễn ra Diễn đàn Chuyển đổi số ngành Công Thương 2025: Tập trung thúc đẩy chuyển đổi kép - Số hóa chuỗi cung ứng

Sắp diễn ra Diễn đàn Chuyển đổi số ngành Công Thương 2025: Tập trung thúc đẩy chuyển đổi kép - Số hóa chuỗi cung ứng

Ngày 03/12/2025, tại Hà Nội, Cục Thương mại điện tử và Kinh tế số (Bộ Công Thương) phối hợp với các đơn vị liên quan sẽ tổ chức Diễn đàn Chuyển đổi số ngành Công Thương 2025 - sự kiện thường niên quy mô lớn nhằm đánh giá tiến trình chuyển đổi số toàn ngành và định vị các ưu tiên chiến lược cho giai đoạn 2025-2030.
Thiết bị đeo “cầu nối" người và máy giúp ngành sản xuất vượt khủng hoảng lao động

Thiết bị đeo “cầu nối" người và máy giúp ngành sản xuất vượt khủng hoảng lao động

Năm 2025 khép lại với nhiều biến động làm rung chuyển ngành sản xuất Mỹ: suy thoái, bất ổn thương mại và chi phí leo thang. Báo cáo Triển vọng ngành sản xuất 2026 của Deloitte dự đoán sự bất định này sẽ tiếp tục kéo dài. Tuy nhiên, nỗi lo lớn nhất của các lãnh đạo nhà máy không chỉ là chính sách hay thị trường, mà là bài toán nhân lực.
Quản lý rủi ro trong tài trợ và thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ

Quản lý rủi ro trong tài trợ và thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ

Từ việc phân loại rủi ro theo tính mới, độ phức tạp và khả năng kiểm chứng, đến giám sát nhiệm vụ khoa học và công nghệ theo vòng đời dự án, cơ chế này sẽ giúp bảo vệ được ngân sách, bảo vệ nhà khoa học và mở đường cho những đột phá mà xã hội kỳ vọng.
Công nghệ mở đường cho sử dụng năng lượng hiệu quả và chuyển đổi xanh tại Việt Nam

Công nghệ mở đường cho sử dụng năng lượng hiệu quả và chuyển đổi xanh tại Việt Nam

Trong khuôn khổ Hội chợ Triển lãm Thiết bị tiết kiệm năng lượng và Chuyển đổi xanh 2025, chiều 27/11, Cục Đổi mới sáng tạo, Chuyển đổi xanh và Khuyến công (Bộ Công Thương) đã tổ chức Hội thảo chuyên đề “Công nghệ sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả”. Đây là một trong những hoạt động chuyên môn quan trọng của chuỗi sự kiện năm nay, thu hút sự tham gia của đại diện cơ quan quản lý, chuyên gia, doanh nghiệp và giới khoa học.
Thị trường chứng khoán ngày 27/11: Chưa thể thách thức mốc 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 27/11: Chưa thể thách thức mốc 1.700 điểm

Sau khi tiến về vùng 1.700 điểm, VN Index bất ngờ hạ nhiệt mạnh vào buổi chiều, tạo tín hiệu suy yếu trước vùng cản mạnh. Dòng tiền thận trọng, thị trường phân hóa có thể báo hiệu một nhịp điều chỉnh nhẹ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/11/2025: Tuổi Sửu điềm báo thị phi, tuổi Ngọ khởi sắc hơn hẳn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/11/2025: Tuổi Sửu điềm báo thị phi, tuổi Ngọ khởi sắc hơn hẳn

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 28/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Siemens tổ chức hội thảo trực tuyến về an ninh mạng cho hệ thống vận hành và hạ tầng trọng yếu

Siemens tổ chức hội thảo trực tuyến về an ninh mạng cho hệ thống vận hành và hạ tầng trọng yếu

Hội thảo trực tuyến “Giải pháp an ninh mạng cho hệ thống vận hành và cơ sở hạ tầng trọng yếu” do Siemens tổ chức ngày 17/12 sẽ giới thiệu chiến lược “Phòng thủ nhiều lớp”, một phương pháp bảo mật toàn diện đang được nhiều doanh nghiệp công nghiệp áp dụng.
TeamViewer ứng dụng công nghệ VR, tăng tốc thử nghiệm và phát triển cho Đội đua Mercedes-AMG PETRONAS F1

TeamViewer ứng dụng công nghệ VR, tăng tốc thử nghiệm và phát triển cho Đội đua Mercedes-AMG PETRONAS F1

Ngày 26/11, TeamViewer - nhà cung cấp giải pháp môi trường làm việc số hàng đầu thế giới cho biết đang hỗ trợ nâng cao hiệu quả thử nghiệm và phát triển (Test & Development) cho Đội đua Công thức 1 Mercedes-AMG PETRONAS thông qua công nghệ thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR).
Thị trường các-bon rừng sau COP30: Xu hướng toàn cầu và định hướng của Việt Nam

Thị trường các-bon rừng sau COP30: Xu hướng toàn cầu và định hướng của Việt Nam

Tại tọa đàm quốc tế về thị trường các-bon diễn ra ngày 26/11, các chuyên gia đánh giá thị trường các-bon rừng đang có những chuyển dịch mạnh sau COP30, với nhu cầu và tiêu chuẩn chất lượng đều tăng cao. Việt Nam hiện đẩy nhanh xây dựng khung pháp lý và điều kiện kỹ thuật để chủ động tham gia thị trường trong nước và toàn cầu.
song-gia-tri