Bỏ qua Lệnh Ruy-băng Bỏ qua nội dung chính
 

 Diễn đàn Khoảng không vũ trụ vì tri thức tiện ích và nhân loại – viễn cảnh tương lai.

 
​Các công nghệ pin đột phá sáng tạo nhất trong năm qua   30-06-2022
Với pin lithium-ion đang đóng vai trò là buồng động cơ cho một phần rất lớn thế giới hiện đại, từ điện thoại, laptop cho đến xe hơi và máy bay điện, mỗi đột phá khoa học cải thiện hiệu năng của chúng đều là một bước tiến quan trọng. Năm 2021 đã chứng kiến một loạt các khám phá từ các nhà nghiên cứu với tư duy vượt qua khôn khổ để tạo ra những đột phát đầy sáng tạo.



Một bước đột phá mới có thể dẫn tới pin sạc đầy trong khoảng thời gian rất ngắn

Châm ngòi cho kỷ nguyên sạc nhanh hơn

Một trong những cách mà các nhà khoa học hy vọng sẽ cải thiện tốc độ sạc của pin là sử dụng các cấu trúc xốp cho anode. Kiến trúc này cung cấp diện tích tiếp xúc lớn hơn với chất điện phân lỏng vận chuyển các ion lithium và cho phép chúng di chuyển dễ dàng hơn qua vật liệu, có tiềm năng giúp pin sạc nhanh hơn rất nhiều.

Đưa lithium trở về từ cõi chết

Khi pin thực hiện chu kỳ, các ion lithium di chuyển qua lại giữa 2 điện cực nhưng không phải tất cả các ion này đều đi hết hành trình. Việc này khiến các đảo lithium bất hoạt hóa học hình thành ở giữa, không kết nối với các điện cực, gây suy giảm dung lượng của thiết bị hoặc thậm chí gây cháy nổ.

Trong một tiến bộ đầy thú vị, các nhà khoa học tại Đại học Stanford đã tìm ra một cách không chỉ trung hòa các cụm lithium “chết” gây hại đó mà còn làm cho chúng “sống” lại để tăng cường hiệu năng của pin. Theo nhóm, đột phá có thể dẫn tới các thiết kế cải thiện cho pin sạc và sạc nhanh với dung lượng và tuổi thọ lớn hơn.

Pin kiểu bánh kẹp

Một trong những lý do mà các nhà khoa học nhận thấy pin lithium-kim loại có nhiều tiềm năng đến vậy là vì dung lượng và mật độ năng lượng của chúng, cao hơn nhiều so với đồng và than chì được sử dụng trong pin hiện nay. Một mẫu pin kiểu bánh mỳ kẹp mới có thể khắc phục một số vấn đề ổn định đang kéo lùi các thiết kế lithium-kim loại cho đến nay.

Thiên nhiên có câu trả lời?

Một giải pháp thú vị cho vấn đề ổn định liên quan đến pin lithium-kim loại của một nhóm các nhà khoa học ở Mỹ quay sang tự nhiên để tìm cảm hứng. Đột phá một lần nữa dựa trên ý tưởng sử dụng một chất điện phân rắn thay vì chất lỏng để vận chuyển điện tích, lấy sợi nano cellulose từ gỗ làm điểm khởi đầu.

Các ống polyme hiển vi được kết hợp với đồng để tạo thành một chất dẫn ion rắn chứa các khe hở nhỏ xíu giữa các chuỗi polyme, đóng vai trò siêu cao tốc ion để các ion lithium đi với hiệu suất kỷ lục, cho độ dẫn điện gấp từ 10 đến 100 lần các chất dẫn polyme khác.

Làm mới một thiết kế cũ

Pin kim loại kiềm-clo đã xuất hiện từ những năm 1970 và cung cấp mật độ năng lượng cao nhưng chỉ sử dụng được một lần do clo có tính hoạt hóa cao. Các nhà khoa học từ Đại học Stanford đã nghĩ ra một cách để ổn định các phản ứng đó và cho phép loại pin mật độ cao này có thể sạc lại được.

Ít hơn là nhiều hơn

Một đột phá pin lithium-kim loại khác tập trung vào thứ được gọi là liên pha chất điện phân rắn (SEI) vốn là một màng mỏng phủ lên trên anode đóng vai trò gác cổng quan trọng bằng cách kiểm soát phân tử nào được đi vào từ chất điện phân trong quá trình thực hiện chu kỳ.

Nguyên mẫu pin nút áo của nhóm có anode duy giữ lại được 76% dung lượng sau 600 chu kỳ kỷ lục với mật độ năng lượng 350 Wh/kg, cao hơn cả những mẫu pin lithium-ion tốt nhất hiện nay.

Giống như bít lỗ sâu răng

Các nhà nghiên cứu tại MIT cũng đưa ra một mẫu pin sử dụng chất điện phân rắn thay vì lỏng với một thiết kế được tuyên bố vượt qua được một số rào cản quan trọng trong lĩnh vực này. Pin sở hữu một chất điện phân bán rắn được làm từ hợp kim natri-kali, giống với chất liệu mà các nha sĩ sử dụng để trám lỗ sâu răng vốn rắn chắc nhưng có khả năng chảy và đúc vào khuôn.

Khi tiếp xúc với chất điện phân rắn, nó sẽ cho ra một lượng vừa đủ để ngăn vết nứt hình thành. Vật liệu tự liền này ngăn ngừa sự hình thành sợi nhánh và cho phép mật độ dòng cao hơn các loại pin thể rắn khác đến 20 lần, mở đường cho tốc độ sạc cao hơn.

LH (New Atlas)

In nội dung
Các tin đã đăng ngày
Chọn một ngày từ lịch.
 

 THÔNG BÁO

 
 

 Thủ tục hành chính

 
 

 Hình ảnh hoạt động

 
Video clip
  • Ứng dụng công nghệ đèn LED trong sản xuất đạt hiệu quả cao
  • Đoàn xúc tiến đầu tư tại Đài Loan làm việc với Công ty Công nghệ sinh học Vạn Bảo Lộc
  • Đồng Nai là tỉnh đầu tiên được đo hàm lượng vàng
  • Công bố chỉ dẫn địa lý cho chôm chôm Long Khánh
  • Hội thảo nhân rộng mô hình ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất nông nghiệp
  • Hội nghị cán bộ công chức và triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2015
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 2
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 1
  • Nhiều trạm xăng dầu sử dụng công nghệ cao gắn chíp qua mắt người tiêu dùng và các cơ quan chức năng
  • Ký kết thỏa thuận hợp tác với trường Đại học Okayama (Nhật Bản)

  • Hình ảnh liên kết
    Liên kết website trong tỉnh
    Liên kết website các tỉnh
    Lượt truy cập