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.

 
​Vật liệu giống chất độn răng giúp duy trì ổn định cho pin lithium có mật độ gấp đôi   22-03-2021
Một trong nhiều con đường tiềm năng có thể đưa chúng ta đến công nghệ lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo cho smartphone, laptop và xe điện là sử dụng chất điện phân thể rắn để thay cho chất điện phân lỏng được sử dụng trong pin lithium ngày nay. Một nhóm nghiên cứu ở Mỹ vừa phát triển một phiên bản nguyên mẫu của loại pin thể rắn để khắc phục một số rào cản quan trọng trong lĩnh vực này, trình diễn khả năng lưu trữ dung lượng cao, ổn định bằng cách sử dụng một vật liệu mới tự liền.


Một điện cực kim loại (phần hình tròn có kết cấu bên trong) nằm trên một đĩa chất điện phân rắn màu xám với các sợi nhánh bắt đầu hình thành trên bề mặt (Ảnh: MIT)

Trong pin lithium-ion ngày nay, chất điện phân lỏng vận chuyển các ion lithium qua lại giữa 2 điện cực khi pin tiến hành nạp và xả. Thay vào đó, nếu có thể được làm từ vật liệu rắn, chất điện phân có thể giúp pin an toàn hơn và cho phép mật độ năng lượng cao hơn nhiều. Các phiên bản thử nghiệm của những mẫu pin này đã được chứng minh là có khả năng lưu trữ năng lượng gấp đôi so với dung dịch lithium-ion hiện tại.

Rắc rối với kiểu thiết kế pin này là các cấu trúc giống như xúc tu nhỏ được gọi là sợi nhánh có xu hướng phát triển trên bề mặt của 1 trong 2 điện cực khi pin nạp và xả. Sau đó, những chiếc kim nhỏ này có thể khiến pin bị đoản mạch và hỏng hóc hoặc xấu hơn là nguy cơ cháy nổ. Vì vậy, việc tạo ra một thiết kế thể rắn để giải quyết vấn đề này sẽ là một bước đột phá lớn.

Các tác giả của nghiên cứu mới đến từ MIT, Đại học Texas A&M, Đại học Brown và Đại học Carnegie Mellon đã đề xuất một giải pháp đầy hứa hẹn. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một điện cực kim loại bán rắn làm bằng hợp kim natri-kali mà họ ví như vật liệu mà các nha sĩ sử dụng để trám lỗ sâu răng – rắn chắc nhưng có thể chảy và tạo hình được.

Vật liệu này có lượng hợp kim phù hợp để khi nó tiếp xúc với chất điện phân rắn, nó tránh được hình thành các vết nứt nhỏ thường xuất hiện trong các vật liệu điện cực hoàn toàn rắn nhưng giòn hơn, thường dẫn đến sự hình thành sợi nhánh.

“Động cơ ở đây là phát triển các điện cực dựa trên các hợp kim được lựa chọn cẩn thận để tạo ra một pha lỏng có thể đóng vai trò như một thành phần tự liền của điện cực kim loại”, đồng tác giả Park chia sẻ.

Khi pin thực hiện các chu kỳ nạp xả, nhiệt độ vận hành giữ cho vật liệu chỉ ở pha bán rắn phù hợp để chứa dòng điện cao, lớn hơn khoảng 20 lần so với sử dụng lithium rắn mà không hình thành sợi nhánh. Điều này giải quyết một hạn chế khác của pin thể rắn cho đến nay, không cho phép mức mật độ hiện tại có thể sạc lại ở tốc độ thực tế, ít nhất là không tạo ra sợi nhánh.

Trong một thiết kế khác, nhà nghiên cứu đã tích hợp một màng mỏng hợp kim natri-kali lỏng vào pin, kẹp nó giữa điện cực rắn và chất điện phân rắn. Điều này cũng ngăn cản sự hình thành của các sợi nhánh, mở ra một hướng đi thú vị khác để khám phá.

Phấn khích bởi những kết quả ban đầu đầy hứa hẹn này trong các thiết kế thử nghiệm, các nhà nghiên cứu hiện đang tìm hiểu những cách công nghệ có thể được áp dụng cho các kiến ​​trúc pin thể rắn khác nhau và lạc quan về khả năng đạt được.

“Chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi thực sự có thể áp dụng cách tiếp cận này cho bất kỳ  loại pin lithium-ion thể rắn nào. Chúng tôi nghĩ thiết kế có thể sử dụng ngay trong việc phát triển pin cho một loạt các ứng dụng, từ các thiết bị cầm tay cho xe điện đến hàng không điện”, đồng tác giả, Giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon Venkatasubramanian Viswanathan cho biết.

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