Khám phá mới giúp kéo dài tuổi thọ pin và tăng độ an toàn khi sử dụng

Dân trí Pin lithium-kim loại nằm trong số những ứng cử viên hứa hẹn nhất cho công nghệ lưu trữ năng lượng mật độ cao trong một loạt các thiết bị “điện tử thông minh” và các phương tiện điện tử đang phát triển, nhưng sự tăng trưởng dendrite trong lithium không kiểm soát, dẫn đến khả năng sạc pin kém và mối nguy an toàn, hiện đang làm giảm tiềm năng của chúng.

Khám phá mới giúp kéo dài tuổi thọ pin và tăng độ an toàn khi sử dụng - 1

Dendrite là những hạt giống như kim cương xuất hiện trên bề mặt của lithium kim loại, được sử dụng làm anốt (cực dương) hoặc điện cực âm của pin. Chúng gây ra các phản ứng phụ không mong muốn như làm giảm mật độ năng lượng, và tồi tệ nhất là gây ra sự thiếu hụt các điện cực có thể dẫn đến cháy hoặc nổ.

Nghiên cứu mới của Trường Đại học Arizona State liên quan đến việc sử dụng một lớp Polydimethylsiloxane (PDMS) 3 chiều, hoặc silicon, vì chất nền này của cực dương lithium kim loại đã được phát hiện cho thấy làm giảm sự hình thành dendrite và làm tăng thời gian sử dụng của pin và giảm thiểu nguy cơ mất an toàn.

Hanqing Jiang, giáo sư kỹ thuật về vật chất, năng lượng Trường Đại học Arizona State, và là tác giả bài viết được công bố trong tạp chí Nature Energy cho biết: “Những phát hiện này có liên quan đến cả pin lithium-ion và pin lithium, cũng như các tác động đối với các pin dựa trên anode kim loại khác”.

“Hầu như tất cả các kim loại dùng pin anode có xu hướng phát triển các dendrites. Ví dụ như pin kẽm, natri và nhôm”, Jiang giải thích.

Thay vì tiếp cận vấn đề từ các vật liệu cụ thể hoặc các triển vọng điện hóa học, Jiang và nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm các giải pháp tương tự các kỹ thuật cơ khí. Họ thực sự hiểu rằng các mũi kim hoặc các sợi tóc thiếc nhỏ có thể nhô lên khỏi bề mặt thiếc dưới ứng suất, do đó bằng cách tương tự, họ lưu ý đến khả năng chịu ứng xuất của vật liệu giống như một yếu tố làm tăng trưởng dendrite trong lithium.

Phạm vi đầu tiên của nghiên cứu liên quan đến việc thêm một lớp PDMS vào đáy của cực dương của pin. Kết quả cho thấy, giảm đáng kể sự phát triển dendrite.

“Đây là lần đầu tiên tìm ra chứng cứ thuyết phục cho thấy ứng suất thặng dư đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành dendrites trong lithium”, Jiang nói.

Ngoài việc có được các kiến thức nền tảng về cơ chế tăng trưởng dendrite, nhóm nghiên cứu của Jiang cũng khám phá ra một cách thông minh lợi dụng hiện tượng này để tăng tuổi thọ cho pin lithium kim loại trong khi vẫn duy trì mật độ năng lượng cao của chúng. Giải pháp này là chất nền PDMS dạng 3-D với nhiều bề mặt.

“Hãy hình dung các viên bọc đường có chứa rất nhiều lỗ nhỏ bên trong, bên trong các khối này, PDMS tạo thành một mạng lưới liên tục giống như chất nền, được bao phủ bởi một lớp đồng mỏng để dẫn điện. Cuối cùng, lithium làm đầy các lỗ rỗng này. PDMS, giống như lớp bọt xốp, làm giảm ứng suất và ức chế hiệu quả sự phát triển dendrite”, Jiang nói.

“Bằng cách kết hợp với các phương pháp ức chế lithium dendrite khác như chất phụ gia điện phân mới, phát hiện này có ý nghĩa rất lớn đối với việc sản xuất pin lithium-metal như là một giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn, mật độ cao, dài hạn”, Giáo sư Ming Tang, thành viên của Trường Đại học Rice cho biết. “Các phạm vi ứng dụng tiềm năng bao gồm dùng cho các thiết bị điện tử cá nhân và hoặc là nguồn điện dự phòng cho lưới điện năng lượng mặt trời”.

P.T.T-NASATI (Theo Techxplore)

MỚI NHẤT
Bệnh béo phì khiến khó cảm nhận vị thức ăn như nào?
Bệnh béo phì khiến khó cảm nhận vị thức ăn như nào?

(Dân trí) - Các nhà khoa học đã phát hiện ra bệnh béo phì ở chuột gây ra việc mất “nụ” vị giác, dẫn tới việc khó cảm nhận thức ăn hơn.

Thứ năm, 22/03/2018 - 09:00

Kỹ thuật biến đổi gen có thể giúp tiết kiệm 25% lượng nước cho cây trồng
Kỹ thuật biến đổi gen có thể giúp tiết kiệm 25% lượng nước cho cây trồng

(Dân trí) - Các nhà khoa học Hoa Kỳ đã tìm ra kỹ thuật biến đổi gen giúp các loại cây giảm 1/4 lượng nước sử dụng trong khi vẫn bảo đảm sản lượng thu hoạch.

Thứ năm, 22/03/2018 - 07:03

Khám phá những sự thật thú vị về người Viking
Khám phá những sự thật thú vị về người Viking

(Dân trí) - Với những chiến binh to cao và hiếu chiến đã trở thành huyền thoại, người Viking từng thống trị cả một khu vực Bắc Âu rộng lớn. Không chỉ có vậy, những “Cướp biển phương Bắc” còn ghi dấu vào lịch sử nhân loại bằng chính nền văn minh Scandinavi mang đậm chất riêng của mình.

Thứ năm, 22/03/2018 - 06:09

Lợi ích của làm việc tự do
Lợi ích của làm việc tự do

(Dân trí) - Là ông chủ của chính mình thậm chí có thể thoải mái hơn những gì bạn nghĩ.

Thứ tư, 21/03/2018 - 07:58

Tổ tiên của tất cả các vật thể sống là gì?
Tổ tiên của tất cả các vật thể sống là gì?

(Dân trí) - Từ thuở xa xưa, chỉ có một hình thức sống trên trái đất – đó chính là tổ tiên chung phổ biến nhất của tất cả các tế bào, hoặc LUCA. Tại một thời điểm nhất định nào đó, chúng phân chia thành các cổ khuẩn và vi khuẩn, hai trong ba thành phần chính của cuộc sống trên hành tinh của chúng ta.

Thứ tư, 21/03/2018 - 07:55

Đàn ông có số lượng tinh trùng ít dễ mắc nhiều bệnh
Đàn ông có số lượng tinh trùng ít dễ mắc nhiều bệnh

(Dân trí) - Số lượng tinh trùng ít có thể ảnh hưởng tới khả năng sinh con của nam giới. Ngoài ra, theo một nghiên cứu mới, tình trạng này cũng liên quan tới một số rối loạn sức khỏe.

Thứ tư, 21/03/2018 - 08:53

Vũ khí mới nhất chống kháng thuốc kháng sinh - Sữa của thú mỏ vịt
Vũ khí mới nhất chống kháng thuốc kháng sinh - Sữa của thú mỏ vịt

(Dân trí) - Không chỉ có vẻ ngoài kì lạ - bộ lông mao cùng chiếc mỏ vịt, các nhà khoa học mới phát hiện sữa của thú mỏ vịt có chứa protein có đặc tính kháng khuẩn có thể giúp tạo ra các loại thuốc chống sự kháng thuốc kháng sinh.

Thứ tư, 21/03/2018 - 08:49

Quy trình sản xuất mới giúp loại bỏ tình trạng tử vong do sốt rét
Quy trình sản xuất mới giúp loại bỏ tình trạng tử vong do sốt rét

(Dân trí) - Thành phần hoạt tính quan trọng nhất để bào chế thuốc chống sốt rét hiện có thể được sản xuất theo cách hiệu quả và thân thiện hơn với môi trường.

Thứ tư, 21/03/2018 - 06:27

Những gen có thể khiến chúng ta dễ bị mất ngủ
Những gen có thể khiến chúng ta dễ bị mất ngủ

(Dân trí) - Nhiều người gặp các vấn đề về giấc ngủ nhưng không biết lý do tại sao? Nghiên cứu mới của nhóm nghiên cứu Trường Đại học California, San Diego có thể cung cấp một số câu trả lời cho vấn đề này.

Thứ tư, 21/03/2018 - 06:20

Cá thể tê giác trắng Bắc Phi đực cuối cùng trên thế giới đã qua đời
Cá thể tê giác trắng Bắc Phi đực cuối cùng trên thế giới đã qua đời

(Dân trí) - Con tê giác trắng Bắc Phi đực cuối cùng trên thế giới, có tên gọi Sudan, đã chết sau khi do các biến chứng liên quan đến tuổi tác. Thông tin này đã khiến nhiều người yêu động vật và các nhà hoạt động vì môi trường cảm tiếc nuối.

Thứ ba, 20/03/2018 - 05:21

NASA chế tàu vũ trụ giúp Trái đất tránh va chạm với các tiểu hành tinh
NASA chế tàu vũ trụ giúp Trái đất tránh va chạm với các tiểu hành tinh

Theo trang Mirror, Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đang xây dựng một tàu vũ trụ có tên HAMMER để giúp Trái đất tránh va chạm với các tiểu hành tinh. HAMMER là viết tắt của một cụm từ tiếng Anh có nghĩa “Khống chế các tiểu hành tinh tốc độ cao trong trường hợp khẩn cấp”.

Thứ ba, 20/03/2018 - 02:27

Người Mỹ làm chậm lại quá trình lão hóa
Người Mỹ làm chậm lại quá trình lão hóa

(Dân trí) - Con người có lẽ không thể đảo ngược thời gian, nhưng một nghiên cứu mới cho thấy người Mỹ có thể làm thời gian chậm lại. Họ có lẽ lão hóa chậm hơn so với hai thập kỉ trước.

Thứ ba, 20/03/2018 - 02:18

ĐÁNG QUAN TÂM
Ảnh hưởng nguy hại bất ngờ của hút thuốc lá mỗi ngày
Ảnh hưởng nguy hại bất ngờ của hút thuốc lá mỗi ngày

(Dân trí) - Hai nghiên cứu mới cho thấy nguy cơ mắc bệnh tâm thần tăng cao trong số những người hút thuốc không chỉ là cần sa, mà còn là thuốc lá.

Thứ ba, 20/03/2018 - 06:53

Thuốc mới có thể hỗ trợ ngăn ngừa mất thính giác
Thuốc mới có thể hỗ trợ ngăn ngừa mất thính giác

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu Bệnh viện Nghiên cứu Trẻ em St. Jude đã phát thấy rằng việc ức chế enzyme có tên là cyclin-dependent kinase 2 (CDK2) có thể bảo vệ chuột khỏi mất thính giác do tiếng ồn hoặc do thuốc gây ra.

Thứ ba, 20/03/2018 - 06:47

Trăn cực hiếm có 2 đầu, 2 bộ máy tiêu hóa
Trăn cực hiếm có 2 đầu, 2 bộ máy tiêu hóa

Một con trăn vừa chào đời ở bang Florida, Mỹ, với 2 đầu và 2 quả tim riêng biệt.

Thứ hai, 19/03/2018 - 01:46

Tại sao các hành tinh lại tròn?
Tại sao các hành tinh lại tròn?

(Dân trí) - Từ lâu khoa học đã chứng minh được rằng Trái Đất và các hành tinh khác trong hệ mặt trời có hình cầu. Vậy tại sao chúng lại có hình cầu mà không phải là hình khác?

Thứ hai, 19/03/2018 - 08:34

Bí mật để có được hạnh phúc
Bí mật để có được hạnh phúc

(Dân trí) - Điều mà tất cả chúng ta đều mong muốn là hạnh phúc. Chúng ta có thể dành tất cả thời gian để làm việc chăm chỉ để đạt được mục tiêu mà chúng ta hy vọng đó là làm cho bản thân cảm thấy hạnh phúc. Nhưng liệu chúng ta có thực sự đạt được điều mà chúng ta hi vọng?

Thứ hai, 19/03/2018 - 08:24

Hiện tượng nóng lên toàn cầu "nhấn chìm" nhà cửa của trên 5 triệu người
Hiện tượng nóng lên toàn cầu "nhấn chìm" nhà cửa của trên 5 triệu người

(Dân trí) - Hơn năm triệu cư dân Trái Đất sẽ mất mái nhà che đầu vào năm 2100 do mực nước biển dâng cao, các nhà khoa học khí hậu viết trong một bài báo đăng trên tạp chí Environmental Research Letters.

Thứ hai, 19/03/2018 - 07:09

Thay đổi não và suy giảm nhận thức liên quan đến ô nhiễm không khí
Thay đổi não và suy giảm nhận thức liên quan đến ô nhiễm không khí

(Dân trí) - Một nghiên cứu mới tại Hà Lan đã phát hiện ra mối liên hệ giữa tiếp xúc với ô nhiễm không khí ở trẻ em trong độ tuổi đi học với dị tật não và suy giảm nhận thức.

Thứ hai, 19/03/2018 - 07:00

Thanh thiếu niên không nên sử dụng thuốc lá điện tử
Thanh thiếu niên không nên sử dụng thuốc lá điện tử

(Dân trí) - Một nghiên cứu mới xác nhận rằng thuốc lá điện tử có hại và làm ảnh hưởng đến sức khỏe của thanh thiếu niên. Thuốc lá điện tử là thiết bị chạy bằng pin thường được sử dụng như một loại thuốc lá lành mạnh thay thế cho thuốc lá thông thường. Nó chứa nicotine và đôi khi sử dụng dung dịch không chứa nicotine.

Thứ hai, 19/03/2018 - 06:52

Những giải pháp hạn chế sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu ở mức 1,5 độ C
Những giải pháp hạn chế sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu ở mức 1,5 độ C

(Dân trí) - Một nghiên cứu mới do Joeri Rogelj tại Viện Nghiên cứu hệ thống ứng dụng quốc tế (IIASA) dẫn đầu, đã đưa ra một số giải pháp để nhiệt độ toàn cầu không tăng quá 1,5 độ C vào cuối thế kỷ 21.

Thứ hai, 19/03/2018 - 06:46

Chitosan: Nguyên liệu quý từ vỏ tôm, cua
Chitosan: Nguyên liệu quý từ vỏ tôm, cua

(Dân trí) - Chất làm vỏ giáp xác cứng rắn không phải là can-xi mà là chitin. Đây là một dạng polymer polysaccharide tự nhiên phong phú thứ hai trên trái đất chỉ sau cellulose trong cỏ cây.

Chủ nhật, 18/03/2018 - 08:25

Các đám mây mỏng của Sao Hỏa có thể do bụi vũ trụ tạo thành
Các đám mây mỏng của Sao Hỏa có thể do bụi vũ trụ tạo thành

(Dân trí) - Magie từ các sao chổi bay ngang qua có thể là một phần quan trọng của việc hình thành mây trên Hành tinh Đỏ.

Chủ nhật, 18/03/2018 - 08:22

Các mối nguy hại nên đề phòng khi nuôi thú cưng
Các mối nguy hại nên đề phòng khi nuôi thú cưng

(Dân trí) - Alan Radford là giáo sư về sức khoẻ thú y của Đại học Liverpool nói rằng hầu hết các tương tác giữa con người và vật nuôi có thể là tích cực. Nhưng vật nuôi - bao gồm cả mèo và chó - có thể mang một số bệnh ảnh hưởng đến chúng ta.

Chủ nhật, 18/03/2018 - 06:00