Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone

Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone
Theo: Dink Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Tương tự ổ đĩa thể rắn SSD là bước tiến của lưu trữ dữ liệu, pin thể rắn sẽ là bước tiến tiếp theo của công nghệ lưu trữ năng lượng.

Pin Lithium-ion là lựa chọn hàng đầu cho mọi smartphone hiện đại, mọi thiết bị sử dụng pin sạc trong thời điểm hiện tại. Tuy nhiên, pin Li-ion đầy những nhược điểm khiến một cục pin kém hiệu quả: lượng năng lượng trong pin không đặc biệt nhiều, vòng đời chúng khá ngắn và nếu sạc không đúng cách, pin có thể biến thành một quả bom.

Ta đang nghiên cứu bước tiến hóa tiếp theo của pin sạc, và đó rất có thể là pin thể rắn - solid state battery. Nếu nó thành công, có lẽ ta sẽ gọi tắt loại pin này là SSB, giống như cách ta gọi những ổ đĩa SSD của thời điểm hiện tại.

Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone - Ảnh 1.

Nghiên cứu mới về SSB tới từ Đại học Kỹ nghệ Columbia mới tìm ra cách ổn định được chất điện phân rắn khi đặt nó trong kim loại lithium, hay chính nó là pin thể rắn đó. Bằng việc tận dụng phủ một lớp boron nitride (kí hiệu: BN) mỏng ở mức nano lên thiết bị, các nhà nghiên cứu có thể tăng dung lượng pin SSB lên 10 lần so với pin Li-ion. Bên cạnh đó, chất điện phân sứ sử dụng trong thiết kế pin SSB không có khả năng bắt lửa, an toàn hơn nhiều so với “quả bom nổ chậm” Li-ion.

Pin thể rắn không phải phát minh mới, nhưng vật liệu làm pin, thiết kế sao cho an toàn, chi phí và kỹ thuật làm pin vẫn ngăn SSB trở nên đại trà. Phải hiểu sâu chút về người tiền nhiệm của SSB, là pin Lithium-ion để biết tại sao khó thay thế công nghệ này thế.

Những “sợi lithium” gây khó khăn cho cục pin

Bên cạnh giá thành sản xuất, dendrite là một trong những vấn đề nan giải xuất hiện bên trong cục pin. Cho bạn đọc chưa rõ: dendrite là những sợi lithium “mọc” bên trong cục pin, khiến pin mất năng lượng nhanh và trong một số trường hợp, dendrite có thể gây cháy nổ. Nó bắt đầu xuất hiện từ cực dương rồi lan ra toàn bộ cục pin, khi sạc và xả pin liên tục trong thời gian dài; ion trong chất điện phân kết hợp với electron để tạo thành một lớp kim loại lithium rắn,

Dendrite làm giảm khả năng tích điện. Khi chúng lan ra quá rộng, dendrite có thể xuyên phá vách ngăn giữa hai cực dương và âm, gây đoản mạch và cháy nổ.

Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone - Ảnh 2.

Dendrite len lỏi bên trong pin.

Pin Li-ion hiện đại tránh vấn đề với dendrite bằng cách sử dụng chất điện phân lỏng để dẫn điện, thay vì kim loại rắn - thứ khiến ion bị ép chặt lại với nhau để có được dung lượng pin lớn hơn. Tuy nhiên, thứ chất lỏng mới lại dễ cháy, khiến pin Li-ion có thể bùng cháy khi gặp áp lực lớn hoặc nhiệt.

Các nhà sản xuất thường sử dụng than chì (graphite) xen vào giữa lithium ở cực dương, vừa giữ được tính ổn định của pin lại vừa tăng được số vòng sạc. Những vật liệu tương lai như graphene hay những hợp kim gốc silicon cũng đã góp phần tăng hiệu năng pin trong các thử nghiệm liên quan.

Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone - Ảnh 3.

Dendrite - những sợi lithium tích tụ đâm thủng vách ngăn pin.

Kết hợp những yếu tố tốt nhất lại, ta sẽ có một cục pin Li-ion tốt vừa đủ, hạn chế việc hình thành dendrite bằng cách giảm và kiểm soát dòng chảy của ion. Có điều, khi làm vậy, pin sẽ giảm dung lượng và với chất điện phân lỏng, tỷ lệ gây cháy nổ cao hơn sẽ yêu cầu những biện pháp đảm bảo an toàn khác.

Đó là lý do ta cần một thiết bị lưu trữ điện sạc được khác, thế nên người ta gọi pin lithium thể rắn là mục tiêu tối thượng của ngành nghiên cứu và sản xuất pin sạc. Thế nhưng, công nghệ hiện đại chưa cho phép ta ổn định được SSB dễ dàng như với pin Lithium-ion hiện tại.

Nghiên cứu mới giải quyết chính vấn đề đó

Nghiên cứu tới từ đội ngũ thuộc Đại học Kỹ nghệ Columbia, liên kết với Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven và Đại học Thành phố New York, cho ta một cách giải quyết dendrite trong pin thể rắn.

Họ sử dụng một lớp boron nitride (BN) mỏng cỡ nano - chỉ 5 tới 10 nanomet - để phân cách phần kim loại lithium và chất dẫn ion. Tách biệt được hai phần đó sẽ ngăn được việc dendrite hình thành, ngăn việc đoản mạch và nó đủ mỏng để tối ưu hóa được khả năng lưu trữ điện.

Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone - Ảnh 4.

Công nghệ này sử dụng một lượng nhỏ dung dịch điện phân, thiết kế dựa nhiều vào vật liệu sứ để tối đa hóa lượng điện có được. Lớp boron nitride được thiết kế đặc biệt để ion của lithium thoải mái chui qua, để sạc và xả điện an toàn.

“Chúng tôi đã phát triển được bộ áo giáp để bảo vệ chất điện phân rắn bất ổn, và với tiến bộ này, chúng tôi đạt được sản phẩm pin lithium có vòng đời rất dài”, Quian Cheng, nhà nghiên cứu tại Đại học Columbia khẳng định.

Về cơ bản, các nhà nghiên cứu tạo ra một lớp ngăn rất mỏng, ngừa việc dendrite hình thành trong pin. Đây chính là lúc chất điện phân gốm vào cuộc: cho phép dung lượng pin SSB lớn hơn pin li-ion, giảm thiểu rủi ro cháy nổ, tăng vòng đời của pin. Bước nghiên cứu tiếp theo là tìm thêm những chất điện phân rắn khác hiệu quả hơn, tối ưu hóa pin thể rắn tới mức tối đa.

Pin thể rắn, hậu duệ thay thế hoàn toàn pin Li-ion, có được bước tiến quan trọng để ứng dụng vào smartphone - Ảnh 5.

So sánh công nghệ pin “lỏng” và “rắn”

Đội ngũ thuộc Đại học Columbia không phải là nhóm duy nhất nung nấu tham vọng về một hệ thống pin thể rắn hiệu quả. Nhiều công nghệ pin khác đang được thử nghiệm, đều nhằm tới mục tiêu thay thế pin Li-ion hiện tại bằng một thứ pin dẻo dai hơn, sạc - xả được nhiều lần và giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.

Bước xa hơn nữa, sẽ là sản xuất đại trà loại pin mới, dần dần loại bỏ pin Lithium-ion có nhiều bất cập.

Còn với khách hàng chúng ta, những lợi ích rõ ràng của pin thể rắn chỉ gói gọn lại thế này: sạc nhanh hơn gấp 6 lần, vòng đời (sạc và xả) lên tới 10 năm với lượng năng lượng lưu trữ nhiều hơn tới 2-10 lần, không có thành phần dễ cháy. Dường như pin thể rắn quá ư hoàn hảo để thành sự thực; bạn nên tin dần đi, bởi đây chính tương lai của ngành lưu trữ năng lượng.

Tham khảo Android Authority

Tại sao dê leo núi giỏi thế?

tinybook tinybook 6 ngày 21 giờ
Tại sao dê leo núi giỏi thế?
Chắc chắn bạn không tin vào mắt mình khi thấy con dê núi đứng cheo leo trên vách đá, nơi khó có loài nào đặt chân tới được. Thế nhưng tự nhiên kỳ diệu lắm.

Mỗi một lần bạn tìm kiếm trên Google, Trái Đất sẽ ô nhiễm thêm như thế này đây

tinybook tinybook 6 ngày 22 giờ
Mỗi một lần bạn tìm kiếm trên Google, Trái Đất sẽ ô nhiễm thêm như thế này đây
Hai trang web cho thấy Google "độc hại" như thế nào. May mắn cho nhân loại, Google đã có những biện pháp giảm thải hiệu quả để vẫn tiếp tục là mắt xích quan trọng nhất trong hệ sinh thái Internet của kỷ nguyên số.

Samsung làm thế nào để giấu được camera dưới màn hình? Bí quyết không nằm ở màn OLED hay LCD

tinybook tinybook 6 ngày 23 giờ
Samsung làm thế nào để giấu được camera dưới màn hình? Bí quyết không nằm ở màn OLED hay LCD
Đặt camera sau màn hình là một thách thức rất khó khăn, nhưng nó sẽ mở đường cho việc hoàn thiện hàng loạt thiết kế smartphone mới.

Giải mã sức hút của bom tấn Endgame qua 10 chi tiết ẩn giấu trong phim

tinybook tinybook 1 tuần 51 phút
Giải mã sức hút của bom tấn Endgame qua 10 chi tiết ẩn giấu trong phim
Bộ phim doanh thu khủng nhất từ trước tới nay của Marvel ẩn chứa hàng loạt “trứng Phục sinh” mà ngay cả fan cứng chưa chắc đã nhận ra.

Bi kịch từ con người: Biến đổi khí hậu đang khiến sinh vật biển rơi vào cảnh mù lòa

tinybook tinybook 1 tuần 8 giờ
Bi kịch từ con người: Biến đổi khí hậu đang khiến sinh vật biển rơi vào cảnh mù lòa
Mà biến đổi khí hậu diễn ra nhanh hơn cũng tại vì con người mà thôi.

Tai nghe thông minh giúp binh sĩ bảo vệ thính giác nhưng vẫn có thể nghe được tiếng đồng đội và xác định vị trí kẻ thù

tinybook tinybook 1 tuần 12 giờ
Tai nghe thông minh giúp binh sĩ bảo vệ thính giác nhưng vẫn có thể nghe được tiếng đồng đội và xác định vị trí kẻ thù
Với chiếc tai nghe có tên TCAPS, các binh sĩ có thể vừa bảo vệ được thính giác và vừa đảm bảo giao tiếp được với các đồng đội, đặc biệt xác định được vị trí quân địch nhờ xác định tiếng súng phát ra từ đâu.

Iceland thử nghiệm thành công phương pháp “bắt và nhốt” CO2 vĩnh viễn vào trong lòng đất

tinybook tinybook 1 tuần 12 giờ
Iceland thử nghiệm thành công phương pháp “bắt và nhốt” CO2 vĩnh viễn vào trong lòng đất
Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã tìm ra một cách đặc hiệu để lưu trữ CO2 trong những viên đá nằm sâu dưới lòng đất.

Hơn 1.500 năm trước, có người ăn sống cả con rắn đuôi chuông, đi ngoài ra cái răng nanh dài 11 milimet

tinybook tinybook 1 tuần 23 giờ
Hơn 1.500 năm trước, có người ăn sống cả con rắn đuôi chuông, đi ngoài ra cái răng nanh dài 11 milimet
Chắn chắn đó là một trải nghiệm không thú vị gì.

Nước Úc tuyên bố gấu túi koala đã "tuyệt chủng về mặt chức năng"

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Nước Úc tuyên bố gấu túi koala đã "tuyệt chủng về mặt chức năng"
Biểu tượng ngành du lịch nước Úc đứng trước nguy cơ tuyệt diệt. Koala tiếp tục là nạn nhân của sự kiện đại diệt chủng đang diễn ra trên Trái Đất.

Xe côn tay Honda 150 thời thượng giá chỉ hơn trăm triệu

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Xe côn tay Honda 150 thời thượng giá chỉ hơn trăm triệu
Trước sức tăng trưởng của thị trường xe máy Việt Nam, cùng với sở thích chơi xe côn tay ngày càng tăng của khách hàng trẻ, tháng 3 vừa qua, Honda ra mắt phiên bản nâng cấp của dòng xe thế hệ mới CB150R Exmotion nhập khẩu từ Thái Lan với giá chỉ hơn trăm triệu.

Muỗi nghe nhạc Skrillex sẽ quan hệ ít hơn, cắn ít hơn, và hút máu ít hơn

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Muỗi nghe nhạc Skrillex sẽ quan hệ ít hơn, cắn ít hơn, và hút máu ít hơn
Skrillex có thể có một lượng fan đông đảo gồm những người đam mê thể loại dubstep, nhưng loài muỗi vằn chắc chắn không nằm trong số đó.

Thứ công nghệ giúp con người "thoát xác", không còn lo sợ cái chết

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Thứ công nghệ giúp con người "thoát xác", không còn lo sợ cái chết
Các nhà nghiên cứu đang hy vọng việc học cách buông bỏ cơ thể vật lý sẽ làm giảm lo lắng về cái chết của con người thông qua công nghệ thực tế ảo.

Vì sao SYM Elegant 50 là mẫu xe đáng lựa chọn trong tầm giá 15 triệu đồng

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Vì sao SYM Elegant 50 là mẫu xe đáng lựa chọn trong tầm giá 15 triệu đồng
Với mức giá chỉ nhỉnh hơn xe đạp điện, SYM Elegant 50 có nhiều ưu điểm dễ dàng thuyết phục nhóm khách hàng học sinh, sinh viên Việt Nam.

Phi hành gia đã để lại hàng đống phân trên Mặt Trăng và lần tới, chúng ta sẽ phải lên đó mang chúng về

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Phi hành gia đã để lại hàng đống phân trên Mặt Trăng và lần tới, chúng ta sẽ phải lên đó mang chúng về
Bên trong những túi đựng phân, cả một bầu trời kiến thức đang đợi nhân loại khám phá. Mục tiêu sứ mệnh Mặt Trăng tiếp theo sẽ PHẢI có phần "mang phân về Trái Đất để nghiên cứu".

Chỉ 3 ngày làm 'bay' mùi hôi sông Tô Lịch: Công nghệ Nhật sẽ đặt dưới đáy sông là gì?

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Chỉ 3 ngày làm bay mùi hôi sông Tô Lịch: Công nghệ Nhật sẽ đặt dưới đáy sông là gì?
Cùng tìm hiểu về công nghệ của Nhật Bản hứa hẹn sẽ làm sạch sông Tô Lịch này.

OPPO trở thành Đối tác Cao cấp của ba giải quần vợt danh giá Wimbledon, Roland-Garros và Rolex Paris Masters

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
OPPO trở thành Đối tác Cao cấp của ba giải quần vợt danh giá Wimbledon, Roland-Garros và Rolex Paris Masters
Không chỉ đổi mới công nghệ, OPPO đang nâng cao hình ảnh thương hiệu bằng việc hợp tác với 3 giải quần vợt danh tiếng

Tất tần tật về nanoe – Công nghệ lọc khí hàng đầu từ Panasonic

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Tất tần tật về nanoe – Công nghệ lọc khí hàng đầu từ Panasonic
Ngày nay, việc lựa chọn điều hòa không còn gói gọn trong tiêu chí tốt, bền, làm lạnh nhanh hay tiết kiệm điện… mà còn phải tích hợp tính năng thanh lọc không khí, kháng khuẩn, bảo vệ sức khỏe cho các thành viên trong gia đình, đặc biệt là người cao tuổi và trẻ em.

Tại sao chỉ nhận cuộc gọi qua WhatsApp cũng có thể khiến bạn bị hack?

tinybook tinybook 1 tuần 3 ngày
Tại sao chỉ nhận cuộc gọi qua WhatsApp cũng có thể khiến bạn bị hack?
Với lỗ hổng trên ứng dụng WhatsApp, các mục tiêu của cuộc tấn công gần như không có cơ hội tự bảo vệ bản thân khi cuộc tấn công diễn ra.

Loạt ảnh cho thấy cách con người đối xử với những cánh rừng trên thế giới tệ bạc đến mức nào

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Loạt ảnh cho thấy cách con người đối xử với những cánh rừng trên thế giới tệ bạc đến mức nào
Phá rừng, đốt rừng, đào đãi đất rại các cánh rừng để tìm kiếm khoáng sản đã và sẽ là những nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường, cạn kiệt tài nguyên và ảnh hưởng đến hệ sinh thái của Trái Đất.

Để tăng tốc độ xử lý, tại sao CPU và RAM máy tính không được đóng gói chung với nhau?

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Để tăng tốc độ xử lý, tại sao CPU và RAM máy tính không được đóng gói chung với nhau?
Không chỉ các trở ngại kỹ thuật, các thực tế trong kiến trúc giữa CPU và bộ nhớ trong các bộ xử lý cũng khiến điều này trở nên ít có giá trị thực tế.

Đây là loại kính áp tròng thông minh mà DARPA và quân đội Mỹ đã mất công tìm kiếm suốt một thập kỷ qua

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Đây là loại kính áp tròng thông minh mà DARPA và quân đội Mỹ đã mất công tìm kiếm suốt một thập kỷ qua
Một loại kính áp tròng thông minh vừa được các nhà khoa học Pháp phát triển thành công hứa hẹn sẽ là tiền đề để cách mạng hóa quân đội với các thiết bị thông minh, hỗ trợ binh lính trong chiến đấu.

Du khách rơi vào miệng núi lửa đang hoạt động ở Hawaii mà vẫn sống sót trở về

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Du khách rơi vào miệng núi lửa đang hoạt động ở Hawaii mà vẫn sống sót trở về
Anh ta nói là do muốn được nhìn kỹ miệng núi hơn.

Sử dụng ánh sáng phát ra từ các hạt kim cương siêu nhỏ, Tiến sĩ người Việt đo được nhiệt độ ở kích thước nano

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Sử dụng ánh sáng phát ra từ các hạt kim cương siêu nhỏ, Tiến sĩ người Việt đo được nhiệt độ ở kích thước nano
Một nhóm nghiên cứu có liên kết từ nhiều quốc gia—đứng đầu là các nhà khoa học ở ĐH Công Nghệ Sydney (UTS), cụ thể là TS. Trần Trọng Toàn (quốc tịch Việt Nam) và TS. Bradac Carlo (quốc tịch Ý-Úc), phát triển một loại nhiệt kế kích thước nano có độ nhạy cực kỳ cao.

CIA chế tạo điệp viên "Mèo Robot" mất mấy năm mới xong, vừa thả ra đường đã bị ô tô đâm chết

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
CIA chế tạo điệp viên "Mèo Robot" mất mấy năm mới xong, vừa thả ra đường đã bị ô tô đâm chết
Cái kết đắng cho Chiến dịch Mèo Thính giác.

Đây là cách con sao biển tản bộ bên bờ biển, tốc độ 1 m/phút

tinybook tinybook 2 tuần 9 giờ
Đây là cách con sao biển tản bộ bên bờ biển, tốc độ 1 m/phút
Thong dong như đi dạo trong công viện vậy.

Giải quyết khủng hoảng rác nhựa bằng cách... chế ra một loại nhựa khác: Tại sao ý tưởng "IQ vô cực" này được đánh giá cực cao?

tinybook tinybook 2 tuần 10 giờ
Giải quyết khủng hoảng rác nhựa bằng cách... chế ra một loại nhựa khác: Tại sao ý tưởng "IQ vô cực" này được đánh giá cực cao?
Vì loại nhựa này cho phép chúng ta tái chế không giới hạn.

Nhờ áp dụng chất liệu đen nhất thế giới Vantablack, DJ đánh lừa được não bộ tất cả khán giả

tinybook tinybook 2 tuần 23 giờ
Nhờ áp dụng chất liệu đen nhất thế giới Vantablack, DJ đánh lừa được não bộ tất cả khán giả
Sau sự kiện Coachella, Gesaffelstein trở thành nghệ sĩ đầu tiên áp dụng Vantablack vào biểu diễn âm nhạc.

Trong điều kiện nóng bằng nửa bề mặt Mặt Trời, các nhà khoa học vẫn tạo ra được BĂNG

tinybook tinybook 2 tuần 23 giờ
Trong điều kiện nóng bằng nửa bề mặt Mặt Trời, các nhà khoa học vẫn tạo ra được BĂNG
Thí nghiệm mới thay đổi nhận thức của chúng ta về cách hình thành các hành tinh băng như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.

Liên Hợp Quốc cảnh báo: 1 triệu loài sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng do bàn tay con người

tinybook tinybook 2 tuần 1 ngày
Liên Hợp Quốc cảnh báo: 1 triệu loài sinh vật có nguy cơ tuyệt chủng do bàn tay con người
Trong một cảnh báo phát đi mới đây của Liên Hợp Quốc, (LHQ) ước tính có khoảng 1 triệu trong số 8 triệu loài sinh vật trên hành tinh có nguy cơ bị đe dọa tuyệt chủng do bàn tay của con người.

Ngắm kiến trúc nhà phố độc đáo với không gian hiện đại, có phòng tập thể dục, chiếu phim và hồ bơi trong suốt trên nóc nhà

tinybook tinybook 2 tuần 1 ngày
Ngắm kiến trúc nhà phố độc đáo với không gian hiện đại, có phòng tập thể dục, chiếu phim và hồ bơi trong suốt trên nóc nhà
Kiến trúc hiện đại, nội thất thân thiện với môi trường, không gian phòng thoáng đãng và một bể bơi ấn tượng trên nóc nhà là những chi tiết có thể mô tả qua về ngôi nhà phố đặc biệt này ở Ý.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat