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

Apple Card sẽ có thể mang về cho Apple 1 tỷ USD mỗi năm với nguy cơ tối thiểu

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Apple Card sẽ có thể mang về cho Apple 1 tỷ USD mỗi năm với nguy cơ tối thiểu
Apple nhiều khả năng ngồi không hưởng lợi, để đối tác Goldman Sachs gánh phần lớn nguy cơ có thể xảy ra.

Người đàn ông Trung Quốc dùng 1.500 chiếc iPhone giả để lừa Apple đổi cho hàng thật

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Người đàn ông Trung Quốc dùng 1.500 chiếc iPhone giả để lừa Apple đổi cho hàng thật
Một công dân Trung Quốc sống tại Mỹ đã lợi dụng chính sách bảo hành, sử dụng thủ đoạn "lấy giả đổi thật" để qua mặt Apple trong suốt 2 năm.

Giữa lúc Huawei gặp khó khăn, LG đăng tweet khoe tình bạn thắm thiết với Google

tinybook tinybook 1 tháng 4 tuần
Giữa lúc Huawei gặp khó khăn, LG đăng tweet khoe tình bạn thắm thiết với Google
Động thái của LG được đưa ra đúng lúc Google nghỉ chơi, chấm dứt hoạt động kinh doanh với Huawei theo lệnh cấm của chính phủ Mỹ.

Liên Minh Huyền Thoại sắp có phiên bản mobile, ra mắt vào năm 2020

tinybook tinybook 1 tháng 4 tuần
Liên Minh Huyền Thoại sắp có phiên bản mobile, ra mắt vào năm 2020
Tương tự như PUBG, tựa game MOBA nổi tiếng Liên Minh Huyền Thoại sẽ sớm có thêm phiên bản mobile cho người dùng Android và iOS.

Hàng triệu người dùng Instagram bị rò rỉ thông tin cá nhân, đa phần là người nổi tiếng

tinybook tinybook 1 tháng 4 tuần
Hàng triệu người dùng Instagram bị rò rỉ thông tin cá nhân, đa phần là người nổi tiếng
Hiện tại, Instagram đang xem xét vấn đề để tìm hiểu xem dữ liệu của 49 triệu người dùng đến từ đâu và tại sao chúng lại bị rò rỉ công khai.

Ngắm công trình chế tác “Siêu cá mập” khiến người xem không khỏi ngỡ ngàng vì độ khủng của nó

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Ngắm công trình chế tác “Siêu cá mập” khiến người xem không khỏi ngỡ ngàng vì độ khủng của nó
Chúng ta đều đã được xem các bộ phim về siêu cá mập (megalodon) trên phim ảnh và thấy loài cá mập này có kích thước siêu khủng. Nhưng khi được chế tác lại thành mô hình ngoài đời thực, chúng ta mới thấy hết kích thước khổng lồ của nó.

Giữa sa mạc Dubai, người ta sắp sửa hoàn thiện công viên năng lượng Mặt Trời khổng lồ có thể xô đổ mọi thứ kỷ lục

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Giữa sa mạc Dubai, người ta sắp sửa hoàn thiện công viên năng lượng Mặt Trời khổng lồ có thể xô đổ mọi thứ kỷ lục
Nằm sâu trong khu vực sa mạc Dubai, công viên năng lượng Mohammed Bin Rashid Al Maktoum (được đặt theo tên của Tiểu Vương Dubai, đồng thời là Phó Tổng Thống và Thủ tướng các Tiểu Vương Quốc Ả Rập Thống Nhất (UAE) đang dần được hình thành.

Candida auris, thứ nấm kháng thuốc bí ẩn đang đe dọa sự sống còn của toàn nhân loại

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Candida auris, thứ nấm kháng thuốc bí ẩn đang đe dọa sự sống còn của toàn nhân loại
Năm 1928, thời điểm ngài Alexander Flemming khám phá ra penicillin, cuộc sống thay đổi hoàn toàn. Thời đó, người ta đã có thể bỏ mạng chỉ vì một vết xước, nhưng kháng sinh đã cứu được sinh mạng hàng triệu người, việc nằm chờ chết trở thành một tuần điều trị bằng kháng sinh.Năm 2019, mọi chuyện chuyển biến theo chiều hướng xấu.

Các nhà khoa học tạo ra loại siêu gỗ mới, khỏe hơn cả nhôm, tự động làm mát mà không tốn điện

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Các nhà khoa học tạo ra loại siêu gỗ mới, khỏe hơn cả nhôm, tự động làm mát mà không tốn điện
Các thử nghiệm cho thấy, nếu sử dụng loại gỗ này để bao phủ các tòa nhà văn phòng, lượng điện dành cho làm mát có thể giảm từ 35% đến 50% so với thông thường.

Phát hiện ra con trăn khổng lồ Nam Mỹ có thể tự sinh nở mà không cần tiếp xúc với con đực

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Phát hiện ra con trăn khổng lồ Nam Mỹ có thể tự sinh nở mà không cần tiếp xúc với con đực
Những bí ẩn về khả năng sinh sản đơn tính của loài trăn anaconda có thể khiến cả thế giới ngỡ ngàng.

Các nhà nghiên cứu MIT lưu trữ được năng lượng Mặt Trời bằng vật liệu rắn, có được pin vĩnh cửu trên lý thuyết

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Các nhà nghiên cứu MIT lưu trữ được năng lượng Mặt Trời bằng vật liệu rắn, có được pin vĩnh cửu trên lý thuyết
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một kỹ thuật mới để hấp thụ và giữ lại năng lượng trời và sử dụng chúng theo nhu cầu.

Mặt tốt của biến đổi khí hậu: thực vật đang phát triển nhanh đến bất ngờ?

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Mặt tốt của biến đổi khí hậu: thực vật đang phát triển nhanh đến bất ngờ?
Sự thay đổi này mặc dù mang lại lợi ích ngắn hạn nhưng lại có thể đe dọa toàn bộ hệ sinh thái sau này.

Giới thiên văn học lo lắng: dàn vệ tinh của SpaceX có thể làm hỏng cả bầu trời đêm

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Giới thiên văn học lo lắng: dàn vệ tinh của SpaceX có thể làm hỏng cả bầu trời đêm
Hôm vừa rồi, SpaceX phóng lên 60 vệ tinh đầu tiên trong tổng số hàng trăm vệ tinh dự kiến cần phải có.

Tại sao đến tận bây giờ các hãng Android vẫn không thể tạo ra cảm giác rung phản hồi tốt như Taptic Engine của Apple

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Tại sao đến tận bây giờ các hãng Android vẫn không thể tạo ra cảm giác rung phản hồi tốt như Taptic Engine của Apple
Dù cùng sử dụng công nghệ rung phản hồi giống nhau, nhưng mức độ chú tâm của Apple vào Taptic Engine, cả về phần cứng và phần mềm khiến thế giới Android không thể theo kịp họ.

10 sáng chế đỉnh cao đang góp phần “cứu rỗi” đại dương, cái số 3 được tạo ra bởi một cô bé mới học lớp 6!

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
10 sáng chế đỉnh cao đang góp phần “cứu rỗi” đại dương, cái số 3 được tạo ra bởi một cô bé mới học lớp 6!
Những sáng chế cực kì ấn tượng này sẽ giúp chúng ta dọn sạch rác thải đang lênh đênh trên biển và cân bằng lại hệ sinh thái biển.

Reno và cú chuyển mình bất ngờ của OPPO

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Reno và cú chuyển mình bất ngờ của OPPO
Liên tiếp đứng trong top 5 thế giới trong nhiều năm, OPPO có quyền được tự mãn với những gì mình đã làm được. Nhưng trái ngược với suy nghĩ của rất nhiều người, thế lực di động toàn cầu này vừa thực hiện một cú lột xác vô cùng ấn tượng trong năm nay, đặc biệt là với dòng smartphone Reno.

Tự mình thoát cảnh tuyệt chủng, loài chim tiến hóa lần nữa để xuất hiện lại sau 136.000 năm

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Tự mình thoát cảnh tuyệt chủng, loài chim tiến hóa lần nữa để xuất hiện lại sau 136.000 năm
Theo các nhà khoa học, chúng đã tự lặp lại quá trình tiến hóa và xuất hiện một lần nữa trên Trái đất.

10 bức ảnh lột trần loạt sự thật nho nhỏ về cuộc sống nhưng đủ khiến bạn giật mình

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
10 bức ảnh lột trần loạt sự thật nho nhỏ về cuộc sống nhưng đủ khiến bạn giật mình
Tượng đá trên Đảo Phục Sinh có cả thân mình, còn hồng hạc thì vốn không có màu hồng! Dưới đây là loạt sự thật làm bạn hoang mang cực độ.

Gián Đức là loại gián gì mà ghê gớm vậy?

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Gián Đức là loại gián gì mà ghê gớm vậy?
Gián Đức là vấn đề làm nhức nhối các tòa nhà cao tầng thời gian gần đây. Bạn cũng đừng quá phiền lòng, những con vật chết tiệt này đã làm phiền khủng long từ hàng triệu năm trước cơ, nên bạn đang đối đầu với một thế lực của tự nhiên chứ chẳng đùa.

Xuất hiện bằng chứng đầu tiên cho thấy sự tồn tại của gấu trúc trắng

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Xuất hiện bằng chứng đầu tiên cho thấy sự tồn tại của gấu trúc trắng
Bộ lông trắng toát nổi bật giữa rừng tre, thoạt nhìn tưởng như có gấu Bắc Cực đi lạc.

Nghe chuyên gia giải thích về việc "Đất hiếm không hề hiếm như cái tên"

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Nghe chuyên gia giải thích về việc "Đất hiếm không hề hiếm như cái tên"
Nguyên tố đất hiếm còn được gọi là “vitamin của hóa học”, khi mà một lượng nhỏ thứ “chất bổ” này sẽ tạo ra những hiệu ứng mạnh mẽ trong đồ điện tử. Trung Quốc đang là nước dẫn đầu ngành sản xuất đất hiếm với 80% sản lượng toàn cầu.

Phát hiện xác 9 con cá voi xám trôi dạt vào vùng biển California

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Phát hiện xác 9 con cá voi xám trôi dạt vào vùng biển California
Trong chưa đầy hai tháng, xác của chín con cá voi xám đã được tìm thấy tại Vịnh San Francisco. Đây là một chuỗi các trường hợp tử vong hết sức bất thường..

Đây là lời giải cho nghịch lý nổi tiếng của Zeno, về anh hùng Achilles chạy đua với con rùa

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Đây là lời giải cho nghịch lý nổi tiếng của Zeno, về anh hùng Achilles chạy đua với con rùa
Theo lẽ thường, Achilles sẽ dùng tốc độ siêu việt của mình để chạy vượt mặt con rùa, nhưng triết học lại bảo mọi chuyện không đơn giản vậy. Truyện ngụ ngôn rùa và thỏ cũng lấy cảm hứng từ đây đó nhỉ?

Video hiếm có quay lại cuộc chiến giữa hệ miễn dịch con người và vi khuẩn

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Video hiếm có quay lại cuộc chiến giữa hệ miễn dịch con người và vi khuẩn
Lần đầu tiên các nhà khoa học quay lại được video cấp độ hiển vi trực tiếp hệ thống miễn dịch của con người đang “chiến đấu” với những vi khuẩn ngoại xâm.

Nhà điều hành Facebook chỉ cần 1 câu hỏi phỏng vấn để ngay lập tức khai thác hết phẩm chất của ứng cử viên

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Nhà điều hành Facebook chỉ cần 1 câu hỏi phỏng vấn để ngay lập tức khai thác hết phẩm chất của ứng cử viên
Trong những năm qua, Zhuo đã trở thành bậc thầy trong việc phỏng vấn. Cô nghiêm túc đề cao sự quan trọng của việc tuyển dụng, quyết định văn hóa và sự phát triển của cả đội ngũ.

Sáng ngày mai, một cặp thiên thạch "có thể gây nguy hại" sẽ bay lướt qua Trái Đất ở khoảng cách gần chưa từng có

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
Sáng ngày mai, một cặp thiên thạch "có thể gây nguy hại" sẽ bay lướt qua Trái Đất ở khoảng cách gần chưa từng có
Bạn đừng vội lo lắng, đây chưa phải tận thế đâu.

SpaceX của Elon Musk phóng thành công 60 vệ tinh đầu tiên của Starlink, dự án cung cấp Internet tốc độ cao cho toàn thế giới

tinybook tinybook 1 tháng 3 tuần
SpaceX của Elon Musk phóng thành công 60 vệ tinh đầu tiên của Starlink, dự án cung cấp Internet tốc độ cao cho toàn thế giới
Giờ là thời gian chờ đợi, xem liệu 60 vệ tinh trên quỹ đạo có hoạt động trơn tru không.

Dùng thường xuyên nhưng có thể bạn chưa biết hết các tính năng hữu ích của ứng dụng ngân hàng

tinybook tinybook 1 tháng 4 tuần
Dùng thường xuyên nhưng có thể bạn chưa biết hết các tính năng hữu ích của ứng dụng ngân hàng
Bên cạnh các tính năng quen thuộc như chuyển tiền, gửi tiết kiệm, nạp tiền điện thoại … thì giờ đây, ứng dụng di động của các ngân hàng còn được tích hợp đa dạng các tiện ích như thanh toán QR Pay, đặt vé máy bay, vé tàu xe, mua vé xem phim, mua sắm trực tuyến…

Thổn thức với video mới của NASA, khẳng định về sứ mệnh tiền đồn Mặt Trăng vào năm 2024

tinybook tinybook 1 tháng 4 tuần
Thổn thức với video mới của NASA, khẳng định về sứ mệnh tiền đồn Mặt Trăng vào năm 2024
Đây là cách nhân loại vươn ra từng ngóc ngách của Hệ Mặt Trời, và chạm tới Vũ trụ vô tận.

Huawei tuyên bố sẵn sàng ký cam kết không hoạt động gián điệp với Mỹ

tinybook tinybook 1 tháng 2 tuần
Huawei tuyên bố sẵn sàng ký cam kết không hoạt động gián điệp với Mỹ
Thậm chí, ngoài Mỹ, Huawei cũng cho biết họ sẽ ký thỏa thuận tương tự với bất kỳ chính phủ nào yêu cầu.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat