Pin Lithium-Silicon thể rắn là gì?

Phạm Anh
30/09/2021 15:20
D

Theo đó, các nhà nghiên cứu từ đại học tổng hợp California San Diego (UC San Diego) đã công bố thử nghiệm thành công mẫu pin mới này. Pin silicon thể rắn sẽ là một cuộc cách mạng mới trong ngành pin của tương lai.

Trước khi đi vào tìm hiểu Pin Lithium-Silicon thể rắn, chúng ta cùng xem xét khái niệm về Pin Lithium thể rắn và ứng dụng của chúng trong cuộc sống

Pin Lithium thể rắn là gì?

Pin Lithium thể rắn là loại pin có 2 thành phần “điện cực”“chất điện phân” đều ở trạng thái rắn. Đây là công nghệ mới và đang được các nước như Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản tập trung nghiên cứu và phát triển. Công nghệ pin thể rắn hứa hẹn sẽ có thể đánh bật pin lithium-ion khỏi vị trí thống trị như hiện tại và chiếm lĩnh ngôi vị đầu bảng. 

pin Lithium thể rắn, pin Lithium silicon thể rắn,

Sự khác nhau về “môi trường” chất điện li giữa pin thường và pin thể rắn (Nguồn: autotimes.vn)

Đây là công nghệ pin hoàn toàn mới, có xu hướng phát triển nhanh chóng trong tương lai. Pin thể rắn được ứng dụng trên rất nhiều lĩnh vực như tàu thuyền, ô tô, xe máy, tàu thuyền, máy bay,... kể cả các phương tiện thuộc lĩnh vực quân sự.

Hiện nay, có rất nhiều loại pin thể rắn khác nhau. Tùy vào việc sử dụng các vật liệu như thế nào để làm cực dương, cực âm và chất điện phân rắn hữu cơ hay vô cơ,... Các thành phần như Oxit, Phốt-phát, sulfur, polyether, gốc nitrile, polyester, polyurethane,... là những chất đang được nghiên cứu và lựa chọn để sử dụng trong tương lai.

Pin Lithium-Silicon thể rắn

Quay lại với pin Lithium-Silicon thể rắn. Đã từ lâu, người ta biết rằng Silicon là vật liệu cực dương có mật độ năng lượng cao hơn 10 lần so với các cực dương bằng than chì phổ dụng trong ắc quy hiện nay.

Tuy nhiên, các cực dương silicon có xu hướng giãn nở và suy giảm hiệu suất nhanh chóng trong quá trình sạc và phóng điện, đặc biệt là với các chất điện phân lỏng hiện đang được sử dụng trong pin lithium-ion. Đây chính là rào cản để thương mại hóa mẫu pin sử dụng cực dương silicon.

pin Lithium thể rắn, pin Lithium silicon thể rắn,

Trong khi đó, các pin thể rắn (ắc quy khô) sử dụng chất rắn thay cho chất điện phân lỏng thì cực dương lithium kim loại đòi hỏi phải được giữ ở nhiệt độ cao (khoảng 60 độ C) trong quá trình sạc. Như vậy, trong thời tiết lạnh nó phải được sưởi ấm, dẫn đến tiêu tốn nhiều năng lượng.

Pin thể rắn có cực dương silicon sẽ là giải pháp “một mũi tên trúng 2 đích”. Trong bài viết được đăng trong tháng 9/2021 trên tạp chí Science, nhóm nghiên cứu kỹ thuật nano đến từ đại học tổng hợp California San Diego (UC San Diego) đã công bố thử nghiệm thành công mẫu pin mới này.

pin Lithium thể rắn, pin Lithium silicon thể rắn, Như hình minh họa ta có thể thấy quy trình 4 bước diễn ra như sau:

  • 1. Tất cả pin ở trạng thái rắn bao gồm một lớp hỗn hợp catốt, một lớp điện phân rắn sunfua và một cực dương vi silicon không chứa cacbon.
  • 2. Trước khi sạc, các hạt Silicon vi mô rời rạc tạo nên cực dương dày đặc năng lượng. Trong quá trình sạc pin, các ion Lithium dương di chuyển từ cực âm sang cực dương và giao diện 2D ổn định được hình thành.
  • 3. Khi có nhiều ion Lithium di chuyển vào cực dương, nó sẽ phản ứng với vi Silicon để tạo thành các hạt hợp kim Lithium-Silicon (Li-Si) liên kết với nhau. Phản ứng tiếp tục lan truyền khắp điện cực.
  • 4. Phản ứng gây ra sự giãn nở và đông đặc của các vi hạt Silicon, tạo thành một điện cực hợp kim Li-Si dày đặc. Các tính chất cơ học của hợp kim Li-Si và chất điện ly rắn có vai trò quan trọng trong việc duy trì tính toàn vẹn và sự tiếp xúc dọc theo mặt phẳng giao diện 2D.

pin Lithium thể rắn, pin Lithium silicon thể rắn,

Theo nhóm nghiên cứu, những vòng thử nghiệm đầu tiên cho thấy loại pin mới an toàn, tuổi thọ cao và có mật độ năng lượng cao. Các nhà phát triển nói rằng điều này hứa hẹn cho một loạt các ứng dụng, từ lưu trữ điện lưới đến xe điện.

Nhóm nghiên cứu công bố một tế bào pin đầy đủ (quy mô phòng thí nghiệm) đã hoạt động 500 chu kỳ sạc mà vẫn duy trì 80% dung lượng, đây được coi là thành công bước đầu rất đáng chú ý.

Để đạt được kết quả đáng khích lệ này, nhóm nghiên cứu đã loại bỏ carbon và các chất kết dính đi kèm trong các cực dương được làm hoàn toàn bằng silicon.

Về chất điện phân, nhóm nghiên cứu sử dụng chất điện phân rắn gốc sulfua. Bằng cách hoán đổi chất điện phân lỏng lấy chất điện phân rắn, đồng thời loại bỏ cacbon và chất kết dính khỏi cực dương silicon, các nhà nghiên cứu đã tránh được hiện tượng giảm dung lượng cũng như một loạt thách thức liên quan nảy sinh khi cực dương bị ngâm trong chất điện phân lỏng.

pin Lithium thể rắn, pin Lithium silicon thể rắn,

Phương pháp silicon ở trạng thái rắn khắc phục được nhiều hạn chế trong các loại pin thông thường. Nó mang đến những cơ hội thú vị để đáp ứng nhu cầu của thị trường về năng lượng thể tích cao hơn, hạ giá thành và pin an toàn hơn, đặc biệt là để lưu trữ năng lượng lưới điện. 

Nghiên cứu này được hỗ trợ tài chính bởi công ty Giải pháp Năng lượng LG thông qua chương trình Cuộc thi Sáng tạo Pin (BIC). Theo nhóm cho biết, công trình đang ở trong giai đoạn thử nghiệm và còn rất nhiều việc phải làm để có thể đưa sản phẩm tiên tiến này ra thị trường.

Theo Tạp chí Điện tử

Bình luận

Tối thiểu 10 chữ Tiếng việt có dấu Không chứa liên kết

Gửi bình luận

Tin cùng chuyên mục

Thể thao điện tử là gì?

Thể thao điện tử là gì?

Core Web Vitals là gì?

Core Web Vitals là gì?

Chỉ số thứ hạng, Rank Alexa là gì?

Chỉ số thứ hạng, Rank Alexa là gì?

Mạng 5G là gì và nó sẽ làm thay đổi cuộc sống như thế nào?

Mạng 5G là gì và nó sẽ làm thay đổi cuộc sống như thế nào?

ChromeCast là gì? Cách kết nối ChromeCast với tivi

ChromeCast là gì? Cách kết nối ChromeCast với tivi

Wifi là gì, các chuẩn và cách bảo mật mạng không dây

Wifi là gì, các chuẩn và cách bảo mật mạng không dây

Flagship là gì, thế nào là thiết bị flagship?

Flagship là gì, thế nào là thiết bị flagship?

Tiền mã hóa Crypto hay Cryptocurrency là gì?

Tiền mã hóa Crypto hay Cryptocurrency là gì?

Kinh tế số là gì?

Kinh tế số là gì?

Flutter là gì và vì sao nên sử dụng Flutter?

Flutter là gì và vì sao nên sử dụng Flutter?

Khẩu độ, chỉ số f và độ sâu trường ảnh là gì?

Khẩu độ, chỉ số f và độ sâu trường ảnh là gì?

Tin mới cập nhật

VeXeRe - Ứng dụng đặt vé xe khách tiện lợi

VeXeRe - Ứng dụng đặt vé xe khách tiện lợi

Bộ TT&TT công bố Cốc Cốc đạt tiêu chí nền tảng số phục vụ người dân

Bộ TT&TT công bố Cốc Cốc đạt tiêu chí nền tảng số phục vụ người dân

CellphoneS mở đặt trước iPhone 14 series chính hãng

CellphoneS mở đặt trước iPhone 14 series chính hãng

Sẽ sửa đổi, thay thế Luật Giao dịch điện tử năm 2005

Sẽ sửa đổi, thay thế Luật Giao dịch điện tử năm 2005

Tín dụng đen - Đối tượng thường là những người lao động yếu thế cần được bảo vệ

Tín dụng đen - Đối tượng thường là những người lao động yếu thế cần được bảo vệ

Đặt cọc iPhone 14 series nhận ưu đãi đến 11 triệu đồng

Đặt cọc iPhone 14 series nhận ưu đãi đến 11 triệu đồng

Beowulf Blockchain và Asanzo Group ký kết hợp tác

Beowulf Blockchain và Asanzo Group ký kết hợp tác

Huawei đứng trước cơ hội thoát khỏi công nghệ Mỹ nhờ vào công ty mới thành lập

Huawei đứng trước cơ hội thoát khỏi công nghệ Mỹ nhờ vào công ty mới thành lập

FPT Shop và F.Studio by FPT nhận đặt trước iPhone 14 series kèm ưu đãi khủng

FPT Shop và F.Studio by FPT nhận đặt trước iPhone 14 series kèm ưu đãi khủng

Chính thức được chuyển tiền giữa ví điện tử Mobile Money và tài khoản ngân hàng

Chính thức được chuyển tiền giữa ví điện tử Mobile Money và tài khoản ngân hàng

Khai mạc Lễ hội trái cây Hà Nội năm 2022

Khai mạc Lễ hội trái cây Hà Nội năm 2022

Redmi A1, chiếc smartphone giá rẻ mới của Xiaomi

Redmi A1, chiếc smartphone giá rẻ mới của Xiaomi

Tin đọc nhiều

Thể thao điện tử là gì?

Thể thao điện tử là gì?

Core Web Vitals là gì?

Core Web Vitals là gì?

Chỉ số thứ hạng, Rank Alexa là gì?

Chỉ số thứ hạng, Rank Alexa là gì?

Mạng 5G là gì và nó sẽ làm thay đổi cuộc sống như thế nào?

Mạng 5G là gì và nó sẽ làm thay đổi cuộc sống như thế nào?

ChromeCast là gì? Cách kết nối ChromeCast với tivi

ChromeCast là gì? Cách kết nối ChromeCast với tivi

Wifi là gì, các chuẩn và cách bảo mật mạng không dây

Wifi là gì, các chuẩn và cách bảo mật mạng không dây

Flagship là gì, thế nào là thiết bị flagship?

Flagship là gì, thế nào là thiết bị flagship?

Tiền mã hóa Crypto hay Cryptocurrency là gì?

Tiền mã hóa Crypto hay Cryptocurrency là gì?

Flutter là gì và vì sao nên sử dụng Flutter?

Flutter là gì và vì sao nên sử dụng Flutter?

Khẩu độ, chỉ số f và độ sâu trường ảnh là gì?

Khẩu độ, chỉ số f và độ sâu trường ảnh là gì?

Video xem nhiều

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Ford F-150 Lightning 2022 ra mắt: Bán tải chạy điện giá khởi điểm chưa đến 40 nghìn USD

Mazda2 2021 Collection ra mắt Thái Lan: Bản nâng cấp vượt trội về công nghệ

Mazda2 2021 Collection ra mắt Thái Lan: Bản nâng cấp vượt trội về công nghệ

Honda MSX 125 Grom 2021 mẫu xe côn tay phiên bản đường đua

Honda MSX 125 Grom 2021 mẫu xe côn tay phiên bản đường đua

Đánh giá iPhone SE 2020: Nhiều công nghệ để yêu, ít chi tiêu

Đánh giá iPhone SE 2020: Nhiều công nghệ để yêu, ít chi tiêu

Hà Nội họp khẩn, Chủ tịch Nguyễn Đức Chung Báo cáo về trường hợp thứ 17 nhiễm Covid 19

Hà Nội họp khẩn, Chủ tịch Nguyễn Đức Chung Báo cáo về trường hợp thứ 17 nhiễm Covid 19

Xiaomi ra mắt Mi 10 và Mi 10 Pro: chip Snapdragon 865 và camera 108MP

Xiaomi ra mắt Mi 10 và Mi 10 Pro: chip Snapdragon 865 và camera 108MP

Subaru Eyesight con mắt "Nhị Lang thần" phòng ngừa va chạm an toàn cho mỗi chuyến đi

Subaru Eyesight con mắt "Nhị Lang thần" phòng ngừa va chạm an toàn cho mỗi chuyến đi

Một ngày trải nghiệm giấc mơ trở thành tay đua F1 chuyên nghiệp ở Nhật Bản

Một ngày trải nghiệm giấc mơ trở thành tay đua F1 chuyên nghiệp ở Nhật Bản

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Pretzel - Bánh quy cây: Biểu tượng văn hoá châu Âu với nhiều tranh cãi về nguồn gốc

Kỷ niệm 74 năm ngày truyền thống ngành Bưu điện (15/8/1945 - 15/8/2019)

Kỷ niệm 74 năm ngày truyền thống ngành Bưu điện (15/8/1945 - 15/8/2019)

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

Chiếc điều hòa cá nhân này của Sony là tất cả những gì bạn cần để sống sót qua mùa hè nóng nực

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?

Bàn về tầm nhìn và các trụ cột của công nghệ thông tin di động 6G
04/03/2022
Chip xử lý A15 Bionic của Apple có gì mới
15/09/2021
Sex Education mùa 3 được Netflix công chiếu vào 17/9
14/09/2021
iPhone 13 không thay đổi nhiều về ngoại hình, camera được nâng cấp mạnh
13/09/2021
Cách xem trực tiếp sự kiện ra mắt iPhone 13 và Apple Watch 7
10/09/2021
VNEID của Bộ Công an khác các ứng dụng đang được vận hành?
10/09/2021
'Cái tôi' thời 4.0 và tính hai mặt của mạng xã hội
04/09/2021
'Muôn màu' cảm xúc của trẻ trong ngày khai giảng online
24/08/2021
Chủ tịch Chu Ngọc Anh giải toả 'ách tắc' về Giấy đi đường cho người dân Thủ đô
10/08/2021
Hàng loạt Macbook M1 tự dưng vỡ màn hình, Apple có đồng ý bảo hành?
02/08/2021
6 bộ phim hay nhất để xem trên VieON
29/01/2021
Bắc Ninh: Không ký kết triển khai dự án Owifi 5G với CSE Singapore
27/06/2020
Bị World Bank cấm dự thầu 7 năm, công ty Sao Bắc Đẩu thừa nhận sai sót
27/06/2020
Wefinex - Mô hình hoạt động đa cấp "đội lốt" đầu tài chính trên mạng internet
10/06/2020
Khai trừ MISA khỏi Câu lạc bộ Chữ ký số và Giao dịch điện tử Việt Nam
27/05/2020
Chuyển đổi số - Nên hiểu như thế nào cho đúng
25/05/2020
Chống thất thu thuế là thách thức lớn đối với nền kinh tế số
29/04/2020
Cách chuyển tập tin sang máy tính mới
10/11/2019
VNPT, MobiFone, VTC sẽ hoàn thành cổ phần hóa trước năm 2021
20/08/2019
5G thay đổi tương lai của bạn như thế nào?
26/07/2019
Nhận diện hành vi lừa đảo trên không gian mạng
25/07/2019
Truyền hình OTT - Hướng đi mới của các “nhà Đài”
24/07/2019