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

OPPO Reno Academy - Sân chơi công nghệ và sáng tạo nhiếp ảnh trên smartphone

OPPO Reno Academy - Sân chơi công nghệ và sáng tạo nhiếp ảnh trên smartphone

Galaxy Z Flip 3 có thêm phiên bản giới hạn Muzik Tiger

Galaxy Z Flip 3 có thêm phiên bản giới hạn Muzik Tiger

Hé lộ máy ảnh Canon thế hệ mới EOS R với ống kính ngàm RF

Hé lộ máy ảnh Canon thế hệ mới EOS R với ống kính ngàm RF

Bộ TT&TT ý kiến của nhân dân đối với dự thảo Luật Giao dịch điện tử

Bộ TT&TT ý kiến của nhân dân đối với dự thảo Luật Giao dịch điện tử

Google I/O 2022 có gì mới?

Google I/O 2022 có gì mới?

Facebook, TikTok thu thập dữ liệu không phép

Facebook, TikTok thu thập dữ liệu không phép

Đại lễ Phật đản tại TP HCM sau hai năm ngưng do đại dịch

Đại lễ Phật đản tại TP HCM sau hai năm ngưng do đại dịch

SEA Games 31: HCV đầu tiên của Thể thao Điện tử Việt Nam

SEA Games 31: HCV đầu tiên của Thể thao Điện tử Việt Nam

Kế hoạch Chuyển đổi số ngành hải quan đến năm 2025: Đổi mới căn bản, toàn diện

Kế hoạch Chuyển đổi số ngành hải quan đến năm 2025: Đổi mới căn bản, toàn diện

Viettel đẩy nhanh tiến độ hoàn thiện hạ tầng 5G

Viettel đẩy nhanh tiến độ hoàn thiện hạ tầng 5G

Vĩnh Long đẩy mạnh chuyển đổi số tạo đà cho những bứt phá mới

Vĩnh Long đẩy mạnh chuyển đổi số tạo đà cho những bứt phá mới

Bộ Công an tổ chức cấp hộ chiếu phổ thông cho công dân bằng hình thức trực tuyến

Bộ Công an tổ chức cấp hộ chiếu phổ thông cho công dân bằng hình thức trực tuyến

Tin đọc nhiều

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?

Video xem nhiều

Giới thiệu chương trình bình chọn “Xe của năm 2022"

Giới thiệu chương trình bình chọn “Xe của năm 2022"

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

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Khuyến cáo đối với người lao động, người làm việc, người bán hàng tại khu dịch vụ trong dịch Covid-19

Clip: Những lưu ý khi sử dụng phương tiện công cộng trong đại dịch Covid-19

Clip: Những lưu ý khi sử dụng phương tiện công cộng trong đại dịch Covid-19

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

Cỗ xe lai phản lực tăng tốc từ 0 - 1010 km/h trong 50 giây tham vọng phá kỷ lục thế giới

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

“Rắn tiên tri” dự đoán đội tuyển Việt Nam thắng Thái Lan

Audi RS4 Avant điều chỉnh động cơ để tạo ra 513 mã lực, tiếng nổ như phản lực

Audi RS4 Avant điều chỉnh động cơ để tạo ra 513 mã lực, tiếng nổ như phản lực

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

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

Trực tiếp: Apple ra mắt Iphone 11 tại Cupertino, California, Mỹ

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
Tiến sĩ Trần Văn Mạnh (Trung tâm Khuyến nông Quốc gia) đánh giá, việc phát triển sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao nói riêng và sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao nói chung là hướng đi đúng, tạo động lực mới cho ngành nông nghiệp Việt Nam.
Kinh nghiệm quá hữu ích. Cần phổ biến ngay cho các cháu nhỏ.
Chúc mừng ngày thành lập ngành Bưu điện Việt Nam
Bài viết rất hay và ý nghĩa về eKGIS và hội thảo CNTT. Cảm ơn tác giả
Tình yêu , cống hiến ,nổ lực đã vượt qua những trở ngại tưởng chừng như không bao giờ qua được. Chúc Mừng Con người Đẹp , chúng tôi luôn tự hào !
Giờ mình mới biết - Chúc mừng chúc mừng con người Đẹp
Một con người dùng cả một cuộc đời cho tình yêu thiên nhiên . Ông đã đóng góp cống hiến cho nghành thực vật học nước nhà bảo tồn phát triển những loài lan quí hiếm . Xin chúc ngài có một sinh nhật ngài ấm áp hạnh phúc bên người thân . Mong xã hội và trên toàn thế giới có nhiều người tâm huyết như ông . Xin chúc cho tình cảm hữu nghị giữa hai đất nước TL & VN luôn bền chặt và thắm thiết . VN luôn yêu quí các bạn !
Con này chắc không bằng con Netgear Orbi RBS40 đâu mình đã dùng thử và đã lắp đặt nhiều nhà , cơ quan, resort , văn phòng , showroom . Con netgear Orbi có app kiểm tra từ xa và loại đối tượng thông qua tắt ip đối tượng đó
Nhu cầu tuyển dụng tăng gấp đột biến 4 lần trong một thời gian ngắn điều đó phản ánh tỉ lệ thất nghiệp trong những tháng đầu năm là 3/4 do ảnh hưởng của đại dịch covid-19 đây là một điều đáng buồn, rồi các cử nhân, kỹ sư sẽ đi đâu về đâu trong giai đoạn bất ổn này. Để cân bằng lại có thể mất một thời gian dài.