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.

 
​Pin kim loại kali giá rẻ là đối thủ mới của pin lithium-ion   05-03-2020
Từ điện thoại di động, pin mặt trời, cho tới ô tô điện, con người đang ngày càng gia tăng sự lệ thuộc vào pin. Khi nhu cầu dành cho việc lưu trữ năng lượng mạnh mẽ, hiệu quả và an toàn vẫn tiếp tục tăng lên, người ta càng khuyến kích tìm ra những kiến trúc pin thay thế hứa hẹn cho pin sạc lithium-ion, vốn là công nghệ chiếm ưu thế trong lĩnh vực này.


Ảnh: CC0 Public Domain

Các nhà nghiên cứu từ Viện bách khoa Rensselaer của Mỹ đã chứng minh cách họ có thể vượt qua được một thử thách dai dẳng có tên là sợi nhánh để tạo ra một mẫu pin kim loại có hiệu năng tương đương pin lithium-ion nhưng lại dựa trên kali – một nguyên tố phong phú và rẻ hơn nhiều.

Về cơ bản, pin gồm 2 điện cực, cực âm một đầu và cực dương đầu kia. Nếu nhìn vào cấu trúc bên trong của một thỏi pin lithium-ion, chúng ta sẽ thấy cực âm thường là lithium-coban ôxít và cực dương làm từ than chì. Trong quá trình nạp xả, các ion lithium chạy qua lại giữa 2 điện cực.

Trong cơ cấu này, nếu các nhà nghiên cứu đơn giản thay thế lithium-coban ôxít bằng kali-coban ôxít, hiệu năng sẽ sụt giảm. Kali là nguyên tố lớn và nặng hơn và do đó, mật độ năng lượng sẽ thấp hơn. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu tìm cách tăng hiệu năng của kali bằng các đồng thời thay thế cực dương than chì bằng kim loại kali.

“Xét về hiệu năng, điều này cạnh tranh với pin lithium-ion truyền thống”, tác giả dẫn đầu Nikhil Koratkar cho biết.

Trong khi pin kim loại cho thấy nhiều hứa hẹn lớn thì chúng cũng gặp phải vấn đề tích tụ kim loại được gọi là sợi nhánh trên cực dương. Sợi nhánh hình thành do sự tích tụ các mảnh kim loại kali không đồng dạng khi pin trải qua các chu kỳ nạp-xả. Theo thời gian, các mảng tích tụ kim loại kali trở nên dài ra và gần như giống nhánh cây.

Nếu phát triển quá dài, chúng rốt cuộc sẽ đâm xuyên màng cách để ngăn 2 điện cực tiếp xúc với nhau và làm đoản mạch pin. Nhiệt được tạo ra khi một thỏi pin đoản mạch và có nguy cơ khiến chất điện phân hữu cơ bên trong bắt lửa.

Một giải pháp mới vừa được đề xuất có thể mở đường cho việc sử dụng thực tế. Bằng cách cho pin nạp và xả với tốc độ tương đối cao, các nhà nghiên cứu có thể nâng nhiệt độ bên trong pin một cách có kiểm soát và kích thích sợi nhánh tự làm liền cực dương.

Tuy nhiệt độ tăng bên trong pin không làm tan chảy kim loại kali nhưng lại giúp kích hoạt sự khuếch tán bề mặt, nhờ đó làm cho các nguyên tử kali di chuyển theo ngang để làm sập chồng sợi nhánh, san phẳng hiệu quả các sợi nhánh.

Với hướng tiếp cận này, ý tưởng là ban đêm hay bất cứ lúc nào pin không sử dụng, một hệ thống quản lý pin sẽ áp nguồn nhiệt cục bộ để khiến sợi nhánh tự liền lại. Các nhà nghiên cứu trước đây đã trình diễn một phương pháp tự liền tương tự bên trong kim loại nhưng họ phát hiện ra rằng pin kim loại kali đòi hỏi rất ít nhiệt để hoàn thành quá trình tự liền. Phát hiện đầy hứa hẹn này ám chỉ rằng pin kim loại kali có thể trở nên an toàn, thực tế và hiệu quả hơn.

HA (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