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

Xác ướp 1100 tuổi đi giầy trông y hệt sneaker của Adidas khiến giới khoa học phải ngỡ ngàng vì độ "sành điệu"

tinybook tinybook 1 tuần 5 ngày
Xác ướp 1100 tuổi đi giầy trông y hệt sneaker của Adidas khiến giới khoa học phải ngỡ ngàng vì độ "sành điệu"
Xác ướp 1100 tuổi đi giầy trông y hệt sneaker của Adidas khiến giới khoa học phải ngỡ ngàng vì độ "sành điệu"

Phát hiện cấu trúc khổng lồ được làm từ xương voi ma mút 25.000 năm trước

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Phát hiện cấu trúc khổng lồ được làm từ xương voi ma mút 25.000 năm trước
Các nhà khoa học đã phá hiện một công trình khổng lồ được làm từ hơn 60 bộ xương voi ma mút thuộc thời kỳ kỷ băng hà, có niên đại khoảng 25.000 năm trước

Ốc sên chân vảy: Loài động vật duy nhất trên trái đất có thể biến sắt trở thành lớp áo giáp một cách tự nhiên

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Ốc sên chân vảy: Loài động vật duy nhất trên trái đất có thể biến sắt trở thành lớp áo giáp một cách tự nhiên
Ốc sên chân vảy, ốc sễ chân giáp hay ốc sên thủy nhiệt là một loài động vật chân bụng có vỏ trong họ Peltospiridae sinh sống ở vùng đáy Ấn Độ Dương.

Vì sao Elon Musk phải cần tới 10000 tên lửa hạt nhân để bắn phá Sao Hỏa: Chuyên gia vũ trụ Nga đưa ra lời giải thích

tinybook tinybook 1 tuần 6 ngày
Vì sao Elon Musk phải cần tới 10000 tên lửa hạt nhân để bắn phá Sao Hỏa: Chuyên gia vũ trụ Nga đưa ra lời giải thích
Chuyên gia của Roscomos cũng nhấn mạnh, loài người hiện tại không có khả năng ‘cải tạo’ khí hậu sao Hỏa hay sao Kim theo bất kỳ cách hữu hình nào.

21 bức ảnh ngoạn mục về các địa điểm tôn giáo biệt lập bậc nhất thế giới

tinybook tinybook 2 tuần 13 giờ
21 bức ảnh ngoạn mục về các địa điểm tôn giáo biệt lập bậc nhất thế giới
Từ hàng thế kỷ qua, các địa điểm thờ phụng đã được xây dựng trên các vách đá, đỉnh núi, và trên các hoang đảo, tránh xa mọi phiền nhiễu của cuộc sống trần tục.

Sử dụng trí tuệ nhân tạo, bảo tàng scan bức tuyệt tác thế kỷ 17 thành bức ảnh 44,8 tỷ pixel

tinybook tinybook 2 tuần 19 giờ
Sử dụng trí tuệ nhân tạo, bảo tàng scan bức tuyệt tác thế kỷ 17 thành bức ảnh 44,8 tỷ pixel
Bức tuyệt tác mang tên Night Watch - Gác Đêm cao 3,3 mét, rộng 4,2 mét, được Rembrandt sáng tác năm 1642

Đột phá ngành năng lượng: Siêu tụ điện với khả năng vượt trội, có thể cường hóa cả xe điện lẫn lưới điện quốc gia

tinybook tinybook 2 tuần 22 giờ
Đột phá ngành năng lượng: Siêu tụ điện với khả năng vượt trội, có thể cường hóa cả xe điện lẫn lưới điện quốc gia
"Tiềm năng của siêu tụ chúng tôi tạo ra là vô tận”, giám đốc viện nghiên cứu đứng sau nghiên cứu mới nhận định.

Chủ có tâm, quyết định dùng thời gian rảnh để chế ảnh chú chó của mình vào những bộ phim nổi tiếng

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Chủ có tâm, quyết định dùng thời gian rảnh để chế ảnh chú chó của mình vào những bộ phim nổi tiếng
Người chủ có tâm này đã quyết định sử dụng thời gian rảnh rỗi của mình để ghép ảnh nhữg chú chó của mình vào những phân cảnh trong các bộ phim nổi tiếng.

Kiểu tóc phổ biến nhất ở khu ổ chuột tại Kenya được lấy cảm hứng từ virus corona

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Kiểu tóc phổ biến nhất ở khu ổ chuột tại Kenya được lấy cảm hứng từ virus corona
Coronavirus gây ra không ít phiền toái cho mọi người nhưng có lẽ loại virus này cũng truyền cảm hứng cho rất nhiều người và đặc biệt là ở Châu Phi, một kiểu tóc mới cũng đã được ra đời dựa vào hình dạng của loại virus này.

Ngày 5/5/1110, Mặt Trăng biến mất một cách bí ẩn

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Ngày 5/5/1110, Mặt Trăng biến mất một cách bí ẩn
Trong văn tự cổ, người ta ghi lại hiện tượng kỳ lạ trên bầu trời Châu Âu.

Chozoi.vn - Trải nghiệm đấu giá online cực xịn cho những tín đồ ưa săn lùng đồ tốt giá hời

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Chozoi.vn - Trải nghiệm đấu giá online cực xịn cho những tín đồ ưa săn lùng đồ tốt giá hời
Chợ giời (hay chợ trời) tưởng chỉ có ở ngoài đời thực thì nay, chỉ cần một chiếc smartphone có nối mạng, bạn có thể thoải mái mua sắm nhiều món đồ cực tốt với giá "không tưởng".

19 hình ảnh giải mã những điều bí ẩn trên thế giới mà chắc chắn nhiều người trong chúng ta đều đã từng thắc mắc

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
19 hình ảnh giải mã những điều bí ẩn trên thế giới mà chắc chắn nhiều người trong chúng ta đều đã từng thắc mắc
19 hình ảnh giải mã những điều bí ẩn trên thế giới mà chắc chắn nhiều người trong chúng ta đều đã từng thắc mắc

Rừng Amazon vẫn đang cháy ngày càng dữ dội hơn: 1.202 km2 rừng bị xóa sổ trong 4 tháng, ngang bằng diện tích một quốc gia

tinybook tinybook 2 tuần 3 ngày
Rừng Amazon vẫn đang cháy ngày càng dữ dội hơn: 1.202 km2 rừng bị xóa sổ trong 4 tháng, ngang bằng diện tích một quốc gia
Theo ước tính, tổng cộng 1.202 km2 rừng Amazon đã bị xóa xổ hoàn toàn từ tháng 1 đến tháng 4, tăng 55% so với số liệu cùng kỳ năm ngoái

Kỹ sư NASA ngồi nhà điều khiển robot thăm dò trên Sao Hỏa như thế nào?

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Kỹ sư NASA ngồi nhà điều khiển robot thăm dò trên Sao Hỏa như thế nào?
Trong thời gian làm việc tại nhà, các kĩ sư và nhà khoa học làm việc tại dự án vận hành xe tự hành Curiosity phải tìm cách điều khiển một cỗ máy đang nằm cách Trái Đất hàng trăm triệu km.

Nhóm nghiên cứu tạo ra động cơ phản lực vi sóng kết hợp plasma, mong muốn thay thế động cơ máy bay hiện tại

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Nhóm nghiên cứu tạo ra động cơ phản lực vi sóng kết hợp plasma, mong muốn thay thế động cơ máy bay hiện tại
Liệu có phải ta đang chiêm ngưỡng tương lai của ngành hàng không?

Điều gì sẽ xảy ra nếu đại dịch zombie xuất hiện ngoài đời thực?

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Điều gì sẽ xảy ra nếu đại dịch zombie xuất hiện ngoài đời thực?
Clare Sammells, một chuyên gia về nhân chủng học tại Đại học Bucknell (Mỹ) đã chỉ ra sự những khác biệt giữa COVID-19 và đại dịch zombie nếu nó diễn ra ngoài đời.

Tại sao các nhà khoa học lại chuốc rượu loài giun rồi bắt chúng quay tròn tròn như thế này?

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Tại sao các nhà khoa học lại chuốc rượu loài giun rồi bắt chúng quay tròn tròn như thế này?
Loài giun bé nhỏ, được chuốc say rồi ném vào một cái máy quay nhanh đến chóng mặt có thể cho phép con người hiểu hơn về thế giới này.

Màng lọc thu giữ khí CO2: Ý tưởng đột phá tiến tới nền công nghiệp hậu carbon

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Màng lọc thu giữ khí CO2: Ý tưởng đột phá tiến tới nền công nghiệp hậu carbon
Màng này hoạt động như một hàng rào thấm, cho phép các loại khí khác khuyếch tán qua, chỉ trừ CO2 bị giữ lại.

Uống nước ngọt có ga bao năm nay, bạn có thắc mắc vì sao chai nhựa luôn có phần đáy chẳng bao giờ bằng phẳng không?

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Uống nước ngọt có ga bao năm nay, bạn có thắc mắc vì sao chai nhựa luôn có phần đáy chẳng bao giờ bằng phẳng không?
Hoá ra các chi tiết được nhà sản xuất làm ra trên những chai nước ngọt, nước suối bằng nhựa đều có công dụng nhất định chứ không chỉ để trang trí cho đẹp mắt đâu!

Top 10 bộ phim siêu anh hùng Marvel không thuộc MCU được đánh giá cao nhất

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Top 10 bộ phim siêu anh hùng Marvel không thuộc MCU được đánh giá cao nhất
Marvel có sức ảnh hưởng lớn đến thể loại siêu anh hùng, nhưng đâu mới là bộ phim ngoài MCU hay nhất ?

10 lần các viên đá vô cực bị sử dụng vào mục đích đen tối

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
10 lần các viên đá vô cực bị sử dụng vào mục đích đen tối
Những viên đá này sẽ là công cụ để thực hiện những kế hoạch xấu xa nhất mà vũ trụ truyện tranh từng chứng kiến.

Fakenews vượt thời đại: 6 sự thật phổ biến về các thiên tài đỉnh cao trong lịch sử, hóa ra ai cũng nhầm

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Fakenews vượt thời đại: 6 sự thật phổ biến về các thiên tài đỉnh cao trong lịch sử, hóa ra ai cũng nhầm
Nhiều chi tiết về các thiên tài trong lịch sử bị phóng đại quá mức, thậm chí trở nên sai lệch hẳn so với những gì vốn có.

5 đặc điểm kỳ dị nhất về cơ thể của Spider-Man

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
5 đặc điểm kỳ dị nhất về cơ thể của Spider-Man
Nhờ một chú nhện nhiễm phóng xạ mà người hùng tuổi teen của Marvel Peter Parker được ban phú cho sức mạnh siêu nhiên với nhiều khả năng đặc biệt.

SR-71 Blackbird, chiếc máy bay yêu thích của Elon Musk và Grimes, có gì đặc biệt?

tinybook tinybook 3 tuần 49 phút
SR-71 Blackbird, chiếc máy bay yêu thích của Elon Musk và Grimes, có gì đặc biệt?
Đây là một chiếc máy bay gián điệp huyền thoại của Mỹ, với khả năng bay nhanh gấp 3 lần tốc độ âm thanh.

Khám phá 4 phiên bản kì quái nhất của Iron Man trong đa vũ trụ Marvel thông qua series "What If?"

tinybook tinybook 3 tuần 13 giờ
Khám phá 4 phiên bản kì quái nhất của Iron Man trong đa vũ trụ Marvel thông qua series "What If?"
Hãy cùng điểm qua lịch sử truyện tranh và tìm hiểu thêm về các phiên bản Iron Man mạnh và kỳ quái nhất thuộc vũ trụ Marvel.

Captain America suýt nữa đã trở thành viên đá linh hồn trong Endgame

tinybook tinybook 3 tuần 18 giờ
Captain America suýt nữa đã trở thành viên đá linh hồn trong Endgame
Trong suốt 18 bộ phim trước Avengers: Infinity War của vũ trụ điện ảnh Marvel, các viên đá sức mạnh, thực tại, thời gian, không gian và trí tuệ đều xuất hiện dưới các dạng khác nhau, ngoại trừ viên đá linh hồn.

Loạt sản phẩm gán mác "điều hòa", người tiêu dùng dễ dàng bị móc túi trong những ngày nắng nóng gay gắt

tinybook tinybook 3 tuần 21 giờ
Loạt sản phẩm gán mác "điều hòa", người tiêu dùng dễ dàng bị móc túi trong những ngày nắng nóng gay gắt
Hiện nay trên thị trường xuất hiện hàng loạt sản phẩm chống nóng gán mác "điều hòa" như quạt điều hòa, áo điều hòa, điều hòa mini.... với nhiều mẫu mã bắt mắt thu hút sự chú ý người tiêu dùng.

Phát hiện loài khủng long ăn thịt có kích cỡ nhỏ nhất trên Trái Đất, còn bé hơn cả một con chim ruồi

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Phát hiện loài khủng long ăn thịt có kích cỡ nhỏ nhất trên Trái Đất, còn bé hơn cả một con chim ruồi
Loài khủng long mới được phát hiện này được xem là loài khủng long nhỏ nhất được phát hiện trên Trái Đất, chúng còn nhỏ hơn một con chim ruồi, nhưng lại là một loài ăn thịt vô cùng khủng khiếp.

Tại sao bão ở Bán Cầu Bắc lại quay ngược chiều kim đồng hồ?

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Tại sao bão ở Bán Cầu Bắc lại quay ngược chiều kim đồng hồ?
Vậy còn bão ở Bán Cầu Nam chuyển động ra sao? Tất cả câu trả lời nằm ở video dưới đây.

Trung Quốc sáng chế ra thứ có thể thay thế động cơ phản lực

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Trung Quốc sáng chế ra thứ có thể thay thế động cơ phản lực
Nó có khả năng hoạt động trong bầu khí quyển của Trái đất và tạo ra lực đẩy với hiệu suất tương đương với các động cơ phản lực trên máy bay hiện đại.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat