Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Phát triển mới nhằm nâng cao mật độ năng lượng của pin lithium-air

bk9sw
31/7/2011 15:39Phản hồi: 28
Phát triển mới nhằm nâng cao mật độ năng lượng của pin lithium-air

Các nhà nghiên cứu tại MIT đã đạt được 1 bước tiến mới trong công nghệ pin lithium-air.

Năm ngoái, các nhà nghiên cứu tại viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã chứng minh thành công khả năng hoạt động và hiệu suất của loại pin lithium-air (lithium-oxygen) qua việc sử dụng các điện cực với xúc tác là vàng hoặc platinum. Hôm nay, tờ MIT News lại tiếp tục cho biết qua quá trình phát triển, các nhà nghiên cứu đã có thể tăng khả năng lưu trữ năng lượng của pin lithium-air mà không làm thay đổi trọng lượng với việc thay thế các điện cực bằng sợi cacbon.


Pin lithium-air mang lại mật độ năng lượng cao chính là nhờ vào mối liên kết giữa điện cực dương bằng lithium và oxy trong không khí thông qua một điện cực âm bằng cacbon có cấu trúc lỗ hổng. Trong quá trình xả pin, các ion lithium sẽ "trôi" từ điện cực dương thông qua chất điện phân và kết hợp với oxy để hình thành lithium oxit đến điện cực âm. Và trong quá trình sạc, lithium oxit tiếp tục chia tách thành lithium và oxy, quy trình tương tự sẽ có thể bắt đầu trở lại.


Các hạt lithium peroxit hình thành dưới dạng các chấm nhỏ trên sợi cacbon (trái) và có thể lớn bằng hạt đậu (phải) khi pin tiếp tục quá trình xả.

Với điện cực bằng hơi cacbon được sử dụng trong cuộc nghiên cứu vào năm ngoái, các nhà khoa học chỉ có được khoảng 70% khoảng trống nhưng điện cực bằng sợi cacbon mới lại có nhiều lỗ hổng hơn và tăng tỉ lệ khoảng trống lên đến 90%. Điều này có nghĩa điện cực bằng sợi cacbon có thể lưu trữ nhiều lithium oxit hơn nhằm lấp đầy các lỗ trống trong quá trình xả pin.



Các ion lithium kết hợp với oxy trong không khí hình thành các hạt lithium oxit và chúng sẽ bám dính vào các sợi cacbon trên điện cực khi pin đang trong quá trình sử dụng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng điện cực bằng sợi cacbon có thể lưu trữ năng lượng nhiều hơn gấp 4 lần so với các điện cực trong pin lithium-ion hiện nay với cùng trọng lượng pin. Tuy nhiên, nữ giáo sư kỹ thuật hóa học, khoa học và kỹ thuật vật liệu kiêm tác giả của tờ MIT News - Yang Shao-Horn cho biết công tác nghiên cứu và phát triển vẫn phải hoàn tất trước khi dự án được chuyển đổi từ phòng thí nghiệm trở thành sản phẩm thương mại.

Nghiên cứu trên hiện đã được đăng tải trên tạp chí "Energy and Environmental Science".

Nhắc lại nghiên cứu về pin lithium-air do MIT thực hiện năm ngoái:




Trước tình thế ngày càng nhiều thiết bị và vật dụng cần sử dụng pin rời để hoạt động thì các nhà sản xuất xe hơi cũng không phải là ngoại lệ. Pin sạc có thể vận hành xe điện và việc phát triển của pin lithium-air với mật độ lưu trữ cao được xem là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực này. Pin lithium-air hứa hẹn sẽ kéo dài thời gian sử dụng thiết bị và mở rộng phạm vi hoạt động cho xe điện.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tại MIT cũng thừa nhận họ đang đối mặt với một số vấn đề cần phải giải quyết trước khi pin lithium-air được thương mại hóa.

Lithium là một kim loại, nó được sử dụng trong pin lithium-air và phản ứng mạnh khi có sự hiện diện của nước, dù chỉ là một lượng rất ít. Đối với pin lithium-ion thì đây không phải là vấn đề lớn bởi vật liệu cacbon đã được sử dụng làm điện cực âm nhưng trên pin lithium-air thì cực âm là một khí gốc cacbon. Vì vậy, phó giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu tại MIT - Shao-Horn cho rằng yếu tố cơ bản tương đồng giữa 2 loại pin có thể được áp dụng để tìm ra giải pháp thay thế, có thể là than chì hoặc một vật liệu nào đó nhẹ và ổn định để làm điện cực âm.

Thế nhưng, vấn đề lớn nhất vẫn là làm sao để hệ thống giữ được năng lượng sau nhiều lần sạc/xả để pin có thể sử dụng cho các phương tiện cũng như thiết bị điện tử. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng cần phải tìm hiểu chi tiết về đặc tính hóa học của quá trình sạc và xả, qua đó nhận biết được các hợp chất nào được sản sinh và ở đâu cũng như làm thế nào chúng phản ứng với các hợp chất khác trong hệ thống.

Thêm vào đó, nhà nghiên cứu Gholam-Abbas Nazri đến từ trung tâm GM Research & Development tại Michigan cho biết họ cần phải giải quyết khúc mắc quan trọng trong việc phát triển công nghệ, cụ thể là việc tìm ra chất xúc tác phù hợp. Nazri cho rằng đây là việc cần phải làm nhằm "định hướng chính xác cho những hiểu biết và phát triển sau này về công nghệ pin lithium-air".

Trong khi một số công ty đang theo đuổi công nghệ pin lithium-air và cho rằng đây là một chương trình phát triển 10 năm thì nữ giáo sư Shao-Horn nói vẫn còn quá sớm để dự đoán về thời điểm loại pin này được thương mại hóa. "Lithium-air là một lĩnh vực rất hứa hẹn nhưng vẫn còn rất nhiều thử thách về khoa học và kỹ thuật mà chúng ta cần phải vượt qua. Nếu nó thực sự chứng minh được mật độ lưu trữ năng lượng so với pin lithium-ion hiện nay thì nhiều khả năng ứng dụng đầu tiên của pin lithium-air sẽ là các thiết bị điện tử cầm tay như máy tính hay điện thoại di động và ở một cấp độ cao hơn, nó sẽ được sử dụng làm nguồn năng lượng cho các phương tiện chạy điện một khi chi phí sản xuất được giảm xuống."

Quảng cáo



Nghiên cứu của MIT được xuất bản trên tạp chí "Electrochemical and Solid-State Letters" với tựa đề "The Influence of Catalysts on Discharge and Charge Voltage of Rechargeable Li-Oxygen Batteries".
Theo: Gizmag & Gizmag
28 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

Hi vọng trong tương lai sẽ không còn những thủ thuật, trao đổi kinh nghiệm ... về vấn đề tiết kiệm pin/tăng thời lượng sử dụng pin nữa ! :eek:
ziniboy95
ĐẠI BÀNG
13 năm
Đọc thấy thix thú wá vậy ta.
CLong
TÍCH CỰC
13 năm
Vẫn còn đang nghiên cứu, chắc phải chờ lâu lâu nữa
Horton7
ĐẠI BÀNG
13 năm
Mấy năm nữa sẽ có topic hỏi, "sao pin của em chỉ chạy được có 1 tuần" 😆
Học viện MIT { vỗ tay } .

Pin vẫn luôn là vẫn đề nhức nhối ...
và rồi Apple sẽ nhanh tay áp dụng vào ipad 4 hay iphone 6 ^^
vovtnt
ĐẠI BÀNG
13 năm
Chỉ còn là thời gian nữa thôi, chúng ta cùng chờ đợi nhé.
junoxien
TÍCH CỰC
13 năm
Suốt ngày thấy phát triển công nghệ mới trong việc lưu trữ năng luợng mà cuối cũng vẫn chưa thấy cái nào đ.c ứng dụng trong thực tế cả >"<
Vì còn cần phải trải nghiệm và nghiên cứu kỹ trước khi đưa vào thực tế chứ....vì nếu vội vã đưa vào cuộc sống thì nếu có hậu quả ai chịu và đã chắc chắn nó thực sự tốt như trong phòng thí nghiệm chưa ?!?!?!?....?
có quả trứng thì mới có con gà bạn à :giggle:
matmeo007
ĐẠI BÀNG
13 năm
tin tốt cho mọi thiết bị di động...
huymailove
ĐẠI BÀNG
13 năm
ko biết với công nghệ mới này.pin có được cải thiện ko
Pin đang là vấn đề quan trọng trong cuộc sống của chúng ta, nó cung cấp cho máy ảnh, laptop, smartphone,...., nhưng con người vẫn chưa tìm ra cách để tăng dung lượng pin lên mà kích thước thì nhỏ đi. Vấn đề bây giờ là thời gian. Tèn ten.:giggle:
Học viện MIT thì khủng rồi,MIT mà ra sáng tạo nào thì đều áp dụng cả,cái này chắc 2 năm nữa là vào sản xuất =))
5 năm nữa, khi mất điện có thể lấy pin điện thoại lắp vào quạt cho em bé ngủ :eek:
vẫn hài lòng với cục pin của mình 😃
Khi nào có thể tạo ra cục pin như pin "mặt trời đông đặc " của mèo Đô thì khỏe quá.
Ko cần lăn tăn gì nữa.
🆒
vẫn hài lòng với cục pin từ nhà máy điện, dùng tẹt ga không phải nghĩ
Pin thì hiện tại có lẽ Ipad của Apple đang đứng top đầu. Vừa mỏng, nhẹ, ko nóng.... mà dùng vẫn tầm 10h..... hết hồn
Đấy các bác cứ kêu um lên là đua về cấu hình chứ chẳng quan tâm đến vấn đề pin. Có quan tâm nhưng nó khó hơn phát triển những cái khác nên chưa có chuyển biến gì thui !

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019