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.

 
​Đột phá thiết bị lưu trữ năng lượng sạc nhanh, sử dụng lâu và có thể uốn cong   20-02-2020
Tuy đang ở giai đoạn chứng minh ý tưởng, thiết bị vẫn cho thấy tiềm năng to lớn với vai trò là nguồn cung cấp năng lượng nhỏ gọn trong một số ứng dụng thực tiễn, bao gồm xe ô tô điện, điện thoại và thiết bị đeo.


Một siêu tụ điện có thể uốn cong mới được làm từ graphene, sạc nhanh và lưu an toàn một lượng năng lượng cao kỷ lục để sử dụng trong khoảng thời gian dài (Ảnh: Tiến sĩ Zhuangnan Li)

Khám phá mới đã giải quyết được vấn đề mà các siêu tụ điện sạc nhanh công suất lớn phải đối mặt: chúng thường không thể giữ được lượng năng lượng lớn trong một không gian nhỏ.

Đồng tác giả nghiên cứu Tiến sĩ Zhuangnan Li cho biết: “Siêu tụ điện mới cực kỳ hứa hẹn cho công nghệ lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo nhằm thay thế cho công nghệ pin hiện tại hoặc sử dụng song song để cung cấp cho người dùng nhiều năng lượng lớn hơn”.

“Chúng tôi đã thiết kế các vật liệu mang lại cho siêu tụ điện mật độ điện cao – tốc độ nạp hoặc xả nhanh – và mật độ năng lượng cao – xác định tụ điện có thể vận hành được trong bao lâu. Thông thường, bạn chỉ có 1 trong 2 đặc điểm này nhưng siêu tụ điện của chúng tôi cung cấp cả hai, đó là một đột phát tối quan trọng”.

“Hơn nữa, siêu tụ điện này cũng có thể uốn cong 180 độ mà không ảnh hưởng đến hiệu năng và không sử dụng chất điện phân lỏng, giúp giảm thiểu nguy cơ cháy nổ và khiến nó hoàn hảo để tích hợp vào điện thoại hoặc thiết bị đeo uốn cong”.

Một nhóm các nhà hóa học, kỹ sư và nhà vật lý học đã tiến hành nghiên cứu thiết kế mới, sử dụng vật liệu điện cực graphene cải tiến với các lỗ nhỏ có thể thay đổi kích thước để lưu trữ điện tích hiệu quả hơn. Việc điều chỉnh này tối đa hóa mật độ năng lượng của siêu tụ đến mức kỷ lục 88,1 Wh/L, mật độ năng lượng cao nhất từng đạt được đối với siêu tụ dựa trên carbon.

Công nghệ sạc nhanh thương mại tương tự có mật độ năng lượng tương đối thấp từ 5 đến 8 Wh/L và ắc quy axit chì truyền thống sạc chậm và thời gian sử dụng lâu dùng trong ô tô điện thường có mật độ 50 đến 90 Wh/L.

Trong khi siêu tụ điện được nhóm phát triển có mật độ năng lượng tương đương giá trị tốt nhất của ắc quy axit chì thì mật độ điện của nó lại cao ấp 100 lần ở mức trên 10.000 W/L.

Tác giả chính của nghiên cứu Ivan Parkin cho biết: “Lưu trữ thành công lượng năng lượng khổng lồ trong một hệ thống nhỏ gọn là một bước tiến ý nghĩa hướng tới công nghệ lưu trữ năng lượng cải tiến. Chúng tôi đã chứng minh rằng nó có thể sạc nhanh, chúng tôi có thể kiểm soát đầu ra và nó có độ bền và độ dẻo tuyệt vời, khiến nó trở nên lý tưởng để phát triển để sử dụng trong các thiết bị điện tử thu nhỏ và xe điện. Hãy tưởng tượng chỉ cần 10 phút để nạp đầy một chiếc xe điện hay vài phút cho điện thoại và nó có thể sử dụng trọn một ngày”.

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo điện cực từ nhiều lớp graphene tạo ra một vật liệu dày đặc nhưng xốp có khả năng giữ lại các ion mang điện có kích thước khác nhau. Nó có các đặc điểm đó nhờ sử dụng một loạt kỹ thuật và hoạt động tốt nhất khi kích thước lỗ tương đương với đường kính của các ion trong chất điện phân.

Vật liệu được tối ưu hóa, có dạng một màng mỏng, được sử dụng để chế tạo một thiết bị chứng minh ý tưởng có mật độ điện và mật độ năng lượng cao.

Siêu tụ kích thước 6x6 cm này được làm từ 2 điện cực giống hệt nhau được xếp lớp với mặt kia là một chất giống gel đóng vai trò là môi trường hóa học để truyền điện tích. Thiết bị được sử dụng để cấp diện cho hàng chục bóng LED và cho thấy rất bền bỉ, dẻo và ổn định.

Thậm chí khi bị uốn cong 180 độ, nó vẫn đạt hiệu năng tương đương khi để phẳng và sau 5000 chu kỳ, siêu tụ vẫn giữ lại được 97,8% dung lượng.

Đồng tác giả chính Feng Li cho biết thêm: “Trong 30 năm tới, thế giới công nghệ thông minh sẽ tăng tốc, điều sẽ làm thay đổi mạnh mẽ truyền thông, vận tải và cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Bằng cách tạo ra vật liệu lưu trữ năng lượng thông minh, các thiết bị sẽ trở nên vô hình với chúng ta bằng cách hoạt động tự động và tương tác với các phương tiện. Pin thông minh là một ví dụ lớn nhất của cách mà trải nghiệm người dùng có thể được cải thiện và nó chỉ ra tiềm năng lớn lao với vai trò nguồn cung cấp điện nhỏ gọn cho các ứng dụng tương lai”.

LH (TechXplore) 

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