Triển vọng cho ra đời pin Lithium hoàn toàn rắn

Dân trí Lần đầu tiên, một nhóm các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã thăm dò các tính chất cơ học của vật liệu điện phân rắn sunfua để xác định hiệu suất cơ học của vật liệu khi đưa vào pin.


Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã thăm dò các tính chất cơ học của vật liệu điện phân rắn sunfua để xác định hiệu suất cơ học của vật liệu khi đưa vào pin.

Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã thăm dò các tính chất cơ học của vật liệu điện phân rắn sunfua để xác định hiệu suất cơ học của vật liệu khi đưa vào pin.

Hầu hết mọi loại pin đều gồm hai lớp hoạt tính điện hóa rắn gọi là điện cực được ngăn cách bởi một màng polyme thấm chất điện phân lỏng hoặc dạng gel. Nhưng nghiên cứu gần đây đã khám phá ra triển vọng của tất cả các loại pin rắn, trong đó chất điện phân lỏng (và có thể dễ cháy) sẽ được thay thế bằng chất điện phân rắn, có thể tăng mật độ năng lượng và độ an toàn của pin. Các phát hiện mới đã được công bố trên Tạp chí Advanced Energy Materials.

Pin Lithium-ion (Li-ion) là giải pháp lưu trữ năng lượng trọng lượng nhẹ, cho phép nhiều thiết bị công nghệ cao hiện nay từ điện thoại thông minh đến ô tô điện hoạt động. Nhưng việc thay thế chất điện phân lỏng thông thường bằng chất điện phân rắn trong loại pin này có thể mang lại lợi ích to lớn. Pin Li-ion rắn cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng thậm chí cao hơn ở cấp độ bộ pin. Như vậy có thể xóa bỏ hoàn toàn nguy cơ các dendrit (sợi dẫn điện mỏng) phát triển qua lớp điện phân, dẫn đến hiện tượng ngắn mạch.

Van Vliet, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng pin có các thành phần hoàn toàn rắn là lựa chọn hấp dẫn cho hiệu suất và độ an toàn, nhưng vẫn còn nhiều thách thức. Trong pin Li-ion đang thống trị thị trường hiện nay, các ion lithium đi qua chất điện phân lỏng để di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác trong khi pin được sạc và sau đó, di chuyển theo hướng ngược lại khi pin được sử dụng. Các loại pin này rất hiệu quả, nhưng "các chất điện phân lỏng có xu hướng không ổn định về mặt hóa học và thậm chí có thể gây cháy. Vì vậy, nếu chất điện phân ở dạng rắn, sẽ an toàn cũng như gọn nhẹ hơn".

Vấn đề lớn liên quan đến việc sử dụng pin lithium hoàn toàn rắn là phải xác định những loại ứng suất cơ học nào có thể xuất hiện trong vật liệu điện phân khi các điện cực sạc và xả sạc nhiều lần. Chu trình này khiến cho các điện cực nở ra và co lại khi các ion lithium đi vào và đi ra khỏi cấu trúc tinh thể của chúng. Trong chất điện phân rắn, những thay đổi về kích thước có thể dẫn đến ứng suất cao. Nếu chất điện phân cũng giòn, thì sự thay đổi liên tục kích thước có thể gây ra các vết nứt nhanh chóng làm suy giảm hiệu suất pin và thậm chí có thể cung cấp các rãnh để dendrit gây hại hình thành như trong pin điện phân lỏng. Nhưng nếu vật liệu có khả năng chống nứt, thì ứng suất đó có thể được cung cấp mà không làm nứt nhanh.

Dù đến nay, độ siêu nhạy của sunfua đối với không khí thông thường trong phòng thí nghiệm đã đặt ra thách thức đối với việc đo các tính chất cơ học bao gồm độ bền chống gãy. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm cơ học trong một bể dầu mỏ, bảo vệ mẫu khỏi bất kỳ tương tác hóa học nào với không khí hoặc hơi ẩm. Nhờ sử dụng kỹ thuật này, các nhà khoa học đã thu thập được các số đo chi tiết về tính chất cơ học của sunfua lithium dẫn điện, được coi là ứng cử viên triển vọng cho các chất điện trong pin hoàn toàn rắn.

Jeff Sakamoto tại trường Đại học Michigan cho rằng: "Vòng đời của pin Li-ion tiên tiến chủ yếu bị giới hạn bởi độ ổn định hóa học/điện hóa của chất điện phân lỏng và cách nó tương tác với các điện cực. Tuy nhiên, trong các loại pin rắn, sự suy giảm cơ học có thể sẽ chi phối độ ổn định hay độ bền. Do đó, việc tìm hiểu các tính chất cơ học của các chất điện phân rắn là rất quan trọng”.

N.P.D-NASATI (Theo Scitechdaily )

MỚI NHẤT
Độc đáo mô hình trồng rau sạch bằng hệ thống vườn treo
Độc đáo mô hình trồng rau sạch bằng hệ thống vườn treo

(Dân trí) - Hiện nay, nhiều gia đình ở thành phố dù diện tích sân vườn chật hẹp thế nhưng họ vẫn muốn trồng rau sạch tại nhà để đảm bảo được chất lượng. Xuất phát từ nhu cầu đó, một nhóm bạn trẻ đến từ Khoa Nông học, trường Đại học Nông lâm (Đại học Huế) đã nghĩ ra ý tưởng và nghiên cứu thành công hệ thống vườn treo trồng rau.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 09:18

Pin sinh thái mới hoạt động bằng nước biển
Pin sinh thái mới hoạt động bằng nước biển

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ quốc gia Ulsan (UNIST) ở Hàn Quốc đang nghiên cứu để phát triển loại pin mới sử dụng nguồn nước biển dồi dào và sẵn có.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 06:28

Phát minh ra quy trình sản xuất lốp xe tái tạo từ cỏ cây
Phát minh ra quy trình sản xuất lốp xe tái tạo từ cỏ cây

(Dân trí) - Một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu là các nhà khoa học tại trường Đại học Minnesota, đã phát minh ra một công nghệ mới sản xuất lốp ô tô từ cây và cỏ, có thể chuyển hướng ngành công nghiệp sản xuất lốp xe sang sử dụng các nguồn tài nguyên tái tạo sẵn có.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 06:15

Cảm động khoảnh khắc cá heo mẹ chiến đấu để cứu con khỏi tay thợ săn
Cảm động khoảnh khắc cá heo mẹ chiến đấu để cứu con khỏi tay thợ săn

(Dân trí) - Đoạn clip ghi lại khoảnh khắc cá heo mẹ cố gắng trong tuyệt vọng để cứu con của mình khỏi những người thợ săn, những người đang muốn bắt cá heo con để bán, khiến nhiều người xem cảm động.

Thứ sáu, 17/02/2017 - 06:06

Diện tích băng ở Nam Cực giảm xuống mức thấp kỷ lục
Diện tích băng ở Nam Cực giảm xuống mức thấp kỷ lục

Diện tích băng ở Nam Cực đã giảm xuống mức thấp nhất sau nhiều năm cố gắng "cầm cự" trước xu hướng ấm lên trên toàn cầu do con người gây ra.

Thứ năm, 16/02/2017 - 06:29

Hóa thạch cá sấu tí hon có thể là một loài mới
Hóa thạch cá sấu tí hon có thể là một loài mới

(Dân trí) - Các nhà khoa học đã phục hồi hóa thạch của một con cá sấu đầu nhỏ có từ thời kỳ khủng long. Các phân tích cho thấy mẫu vật này là một loài mới.

Thứ năm, 16/02/2017 - 06:15

Các nhà khoa học: Bộ não con người nhớ rất lâu những lần quan hệ sex ấn tượng
Các nhà khoa học: Bộ não con người nhớ rất lâu những lần quan hệ sex ấn tượng

Các nhà khoa học Mỹ tiến hành một nghiên cứu với kết quả cho thấy "quan hệ tình dục tốt" lưu lại rất lâu trong bộ nhớ của con người, một nhóm tế bào thần kinh phụ trách công việc này.

Thứ năm, 16/02/2017 - 06:12

Xem pha săn lợn rừng hỏng ăn khó tin của sư tử
Xem pha săn lợn rừng hỏng ăn khó tin của sư tử

(Dân trí) - Phát hiện lợn rừng từ xa, một con sư tử cái đã bò sát mặt đất và tận dụng những bụi cỏ để tiếp cận. Di chuyển rất cẩn thận và nhẹ nhàng áp sát lợn rừng thành công nhưng sau đó cú vồ con mồi của sư tử lại không được như mong muốn...

Thứ năm, 16/02/2017 - 11:40

Kỷ băng hà đang phát triển ở New Zealand
Kỷ băng hà đang phát triển ở New Zealand

(Dân trí) - Ở mức độ toàn cầu, các sông băng đã dần thu nhỏ trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, từ năm 1983 đến 2008, ít nhất 58 băng hà ở New Zealand đã tăng trưởng kích thước.

Thứ năm, 16/02/2017 - 11:16

Thung lũng trên sao Hỏa đã ngập nước cách đây không lâu
Thung lũng trên sao Hỏa đã ngập nước cách đây không lâu

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra dấu hiệu của một khu vực ngập nước trong một thung lũng trên sao Hỏa – bổ sung thêm bằng chứng rằng nước đã chảy trên sao Hỏa trong quá khứ cách đây không xa.

Thứ năm, 16/02/2017 - 10:18

NASA vừa mới làm tiêu tan giấc mơ về việc chuyển tới Trái Đất phiên bản 2.0
NASA vừa mới làm tiêu tan giấc mơ về việc chuyển tới Trái Đất phiên bản 2.0

(Dân trí) - Khi Proxima Centauri b được phát hiện lần đầu tiên, rất nhiều nhà khoa học đã tràn đầy hy vọng rằng đó sẽ là nơi phù hợp với sự sống. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí thiên văn The Astrophysical Journal Letters cho thấy, có lẽ chúng ta không nên mong đợi quá nhiều.

Thứ năm, 16/02/2017 - 09:51

Ánh sáng đèn LED có thể tác động lớn đến động vật hoang dã
Ánh sáng đèn LED có thể tác động lớn đến động vật hoang dã

(Dân trí) - Theo một nghiên cứu mới của trường Đại học Exeter (Anh), việc sử dụng đèn LED để chiếu sáng đường phố cần được điều chỉnh để giảm thiểu tác động đến môi trường.

Thứ năm, 16/02/2017 - 06:15

ĐÁNG QUAN TÂM
Choáng với pha tăng tốc để “hạ gục” linh dương của báo săn
Choáng với pha tăng tốc để “hạ gục” linh dương của báo săn

(Dân trí) - Một đoạn video ghi lại cảnh tăng tốc của báo săn để tóm gọn linh dương. Khi phát hiện thấy con mồi báo săn tăng tốc như "một chiếc xe hơi", nó có thể tăng tốc từ 0 đến 95 km trong vòng 3 giây. Với “siêu tốc độ” như vậy nên báo săn chẳng mất nhiều thời gian để “hạ gục” linh dương bất chấp trước đó nó cách khá xa con mồi.

Thứ tư, 15/02/2017 - 05:44

Các nhà khoa học Nga tìm ra cách chế tạo chất nổ siêu mạnh
Các nhà khoa học Nga tìm ra cách chế tạo chất nổ siêu mạnh

Kết quả nghiên cứu công bố trên tạp chí Physical Review B và Journal of Physical Chemistry Letters cho biết, các nhà hóa học và vật lý học Nga đã tìm ra cách chế tạo chất nổ "hoàn hảo" với tất cả đặc tính từ nitơ, hafini hoặc crom. Chất nổ có thể thu được ở áp suất tương đối thấp.

Thứ tư, 15/02/2017 - 05:00

Cận cảnh cuộc chiến sống còn giữa hai con rắn
Cận cảnh cuộc chiến sống còn giữa hai con rắn

(Dân trí) - Một con rắn màu nâu rất độc và một con rắn đen bụng đỏ đã vướng vào một cuộc gặp gỡ chết chóc ở Nam Úc.

Thứ tư, 15/02/2017 - 11:28

Bạn sẽ bị hói? Gen của bạn sẽ trả lời điều đó
Bạn sẽ bị hói? Gen của bạn sẽ trả lời điều đó

(Dân trí) - Hơn 200 gen khác nhau gây ra hói đầu đã được các nhà nghiên cứu ở Đại học Edinburgh xác định trong một nghiên cứu lớn nhất về tình trạng này. Những phát hiện mới này có thể được sử dụng để dự đoán khả năng một người đàn ông sẽ bị rụng tóc nghiêm trọng.

Thứ tư, 15/02/2017 - 10:56

Độc đáo máy gieo hạt khí động sử dụng nguyên lý hút chân không
Độc đáo máy gieo hạt khí động sử dụng nguyên lý hút chân không

(Dân trí) - Hiện nay, người nông dân vẫn chủ yếu sử dụng các phương pháp thủ công truyền thống trong việc gieo hạt. Sau nhiều lần chứng kiến sự vất vả của bà con nông dân, anh Phạm Tú Anh Vũ đến từ thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu sáng tạo ra chiếc máy gieo hạt khí động có thể thực hiện liên hoàn 4 công đoạn cùng lúc, như bón phân lót, rạch hàng, gieo hạt và lấp đất.

Thứ tư, 15/02/2017 - 10:49

Tái khởi động việc tìm kiếm kho báu trong mộ Vua Tutankhamun
Tái khởi động việc tìm kiếm kho báu trong mộ Vua Tutankhamun

(Dân trí) - Nhóm nghiên cứu của Đại học Bách khoa Turin sẽ tìm kỹ ở khu chôn cất và khu vực xung lân cận với hy vọng tìm được các kho báu tiềm năng.

Thứ tư, 15/02/2017 - 09:54

Các nhà khoa học báo động: Sex đang trên bờ vực tuyệt chủng
Các nhà khoa học báo động: Sex đang trên bờ vực tuyệt chủng

Giáo sư David Spigelhalter từ Đại học Cambridge cảnh báo rằng có thể 15 năm nữa lạc thú ái ân sẽ không còn tồn tại.

Thứ tư, 15/02/2017 - 07:10

Tàu thăm dò của NASA sẽ tìm kiếm người ngoài hành tinh trên mặt trăng Europa
Tàu thăm dò của NASA sẽ tìm kiếm người ngoài hành tinh trên mặt trăng Europa

(Dân trí) - NASA đã công bố chi tiết kế hoạch cho nhiệm vụ hạ cánh một tàu vũ trụ trên Europa – mặt trăng của sao Mộc. Nhiệm vụ được lên kế hoạch cho năm 2024 này sẽ phân tích Europa về các dấu hiệu của sự sống, tiềm năng để con người định cư và mô tả kỹ hơn về nước trên và dưới bề mặt của mặt trăng này.

Thứ tư, 15/02/2017 - 07:00

Ắc quy có thể nạp điện lại bằng cacbon điôxít
Ắc quy có thể nạp điện lại bằng cacbon điôxít

(Dân trí) - Các nhà nghiên cứu Đại học Pennsylvania State mới đây đã phát triển thành công một loại ắc quy có thể nạp điện lại có tên là flow cell có thể sạc lại bằng dung dịch gốc nước chứa cacbon điôxít hòa tàn thải ra từ các nhà máy nhiệt điện dùng nguyên liệu hóa thạch.

Thứ tư, 15/02/2017 - 06:54

Phát hiện ‘siêu Trái đất’ có thể mang sự sống nằm gần hệ Mặt trời
Phát hiện ‘siêu Trái đất’ có thể mang sự sống nằm gần hệ Mặt trời

Từ phát hiện này, các nhà khoa học dự đoán tất cả các ngôi sao gần Mặt trời của Trái đất đều có các vệ tinh tự nhiên. Do đó, tồn tại khả năng có hành tinh giống Trái đất với các điều kiện cần cho sự sống phát triển.

Thứ ba, 14/02/2017 - 05:19

Cận cảnh bò Tây Tạng mẹ dạy cho báo tuyết một bài học nhớ đời
Cận cảnh bò Tây Tạng mẹ dạy cho báo tuyết một bài học nhớ đời

(Dân trí) - Báo tuyết chủ đích tấn công một con bò Tây Tạng nhỏ nhưng đã nếm phải trái đắng. Trong khi những đồng loại trưởng thành khác bỏ chạy, bò Tây Tạng mẹ đã dũng cảm ở lại chiến đấu với báo tuyết để cứu con. Nỗ lực tuyệt vời của bò mẹ đã khiến báo tuyết phải buông tha con mồi và bỏ chạy.

Thứ ba, 14/02/2017 - 02:20

Bò sát đã phát triển nọc độc trước loài rắn cả trăm triệu năm
Bò sát đã phát triển nọc độc trước loài rắn cả trăm triệu năm

(Dân trí) - Bằng chứng hóa thạch mới cho thấy, những loài có nọc độc đầu tiên đã sống từ khoảng 260 triệu năm trước. Các loài bò sát giống với động vật có vú –loài Euchambersia mirabilis – sống ở miền nam châu Phi trong kỷ Permo – Triassic. Đó là loài Euchmbersia duy nhất được biết đến.

Thứ ba, 14/02/2017 - 12:09