crossorigin="anonymous">

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

CLIX xin trân trọng giới thiệu đến quý độc giả bài viết 7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021.

Trong thế giới hiện đại ngày nay, hệ thống pin lithium-ion đóng vai trò rất quan trọng đối với nhiều thiết bị điện tử, máy móc và phương tiện, bao gồm điện thoại, máy ảnh, máy tính xách tay, xe máy điện, ô tô điện và máy bay điện. do đó, những tiến bộ công nghệ với mục tiêu cải thiện hiệu suất pin là bước cực kỳ quan trọng và được đánh giá cao trong việc tạo ra các thiết bị được tối ưu hóa hơn và cuối cùng là đáp ứng tốt hơn nhu cầu của người dùng.

Các công nghệ pin đổi mới và thay đổi trò chơi vào năm 2021 bao gồm tìm vật liệu thay thế, trong khi các công nghệ khác là về kỹ thuật lại thiết bị và xem cách chúng hoạt động từ đầu. Một số khám phá đáng chú ý về pin trong năm qua có thể nói là kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học, những người không ngừng thay đổi tư duy, sáng tạo và trí tưởng tượng. Hãy cùng chúng tôi khám phá những công nghệ thú vị này.

1. vật liệu và cấu trúc pin mới sạc cực nhanh

Các nhà khoa học đã sử dụng “cấu trúc xốp” cho cực dương của pin, một trong hai điện cực quan trọng của pin, như một cách rất hiệu quả để cải thiện tốc độ sạc của pin. Cấu trúc này sẽ làm tăng diện tích tiếp xúc với chất điện phân lỏng, là phương tiện vận chuyển các ion lithium và cũng sẽ cho phép chúng khuếch tán dễ dàng hơn qua vật liệu, cải thiện hơn nữa dung lượng và tốc độ sạc của pin.

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Tháng 11 năm ngoái, chúng tôi đã chứng kiến ​​một bước tiến mới đầy hứa hẹn trong công nghệ này, với việc chế tạo sản phẩm pin có cực dương làm bằng vật liệu gọi là niken niobate bởi các nhà khoa học tại trường đại học 20. đặc biệt, vật liệu thể hiện cấu trúc tinh thể mở, đồng nhất với các “kênh” lặp lại giống nhau, làm cho nó trở thành môi trường lý tưởng để vận chuyển ion.

Sau đó, các nhà sản xuất pin đã hiện thực hóa ý tưởng này bằng cách tạo ra những ô pin hoàn thiện hơn, và các nhà khoa học phát hiện ra rằng tốc độ sạc của loại pin này cực nhanh, gấp hơn 10 lần so với các loại pin lithium ion hiện nay. Đây thực sự là một bước tiến vượt bậc của lĩnh vực vật liệu pin cho đến nay, vì vật liệu xốp làm cực dương vốn có các “kênh” sắp xếp ngẫu nhiên và không đồng đều khiến các cấu trúc bị kẹt trong quá trình sạc và pin nhanh chóng xuống cấp và hư hỏng. .

Nickel niobate, là một chất làm ngọt, đã được chứng minh là có mật độ khối cao hơn so với than chì được sử dụng cho cực dương trong pin hiện đại ngày nay, điều này sẽ làm cho pin có kích thước và khối lượng nhỏ hơn.

XEM THÊM:  Thông tin công nghệ mới nhất

2. đưa những viên ngọc trai liti “trở về từ cõi chết”

Khi pin đang chạy qua chu kỳ sạc và sạc lại, các ion lithium di chuyển qua lại giữa hai điện cực; tuy nhiên, không phải lúc nào tất cả các ion này đều hoàn thành “chương trình” của chúng. điều này sẽ dẫn đến các “đảo liti” không có hoạt động điện hóa giữa chúng và sẽ dẫn đến ngắt kết nối điện cực. các khối đảo này lâu dần khiến khả năng lưu trữ của thiết bị kém đi, tệ hơn là có thể khiến thiết bị bị bắt lửa.

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học của Đại học Stanford đã tìm ra một phương pháp tạo ra hiệu ứng kép: vô hiệu hóa các khối lithium đã chết có hại và giúp chúng hoạt động trở lại để tăng hiệu suất hoạt động của pin. bằng cách thêm dòng điện cao áp trong quá trình sạc, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình sạc đã làm cho các “hòn đảo lithium” hoạt động trở lại, khiến chúng co lại và đi vào “giống như một con sâu” và kết nối lại với điện cực, tăng tuổi thọ pin bằng cách 30%.

Tiến bộ này sẽ tạo ra những cải tiến hơn nữa trong thiết kế pin sạc nhanh hoặc tăng cả dung lượng pin và tuổi thọ pin. Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng vấn đề hồi sinh các hạt lithium đã chết là một tiến bộ mang tính cách mạng đối với pin kim loại lithium thế hệ tiếp theo, với năng lượng gấp 10 lần, tạo ra các giải pháp mới để khám phá thêm kiến ​​trúc pin đầy hứa hẹn này.

3. thiết kế bánh sandwich nhiều lớp

Nguyên nhân chính khiến pin kim loại lithium có nhiều tiềm năng được nhà khoa học giải thích là do kim loại lithium có công suất và mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với than chì và đồng, được sử dụng khá thường xuyên trong sản xuất cực dương pin ngày nay. . Vào tháng 5 năm 2021, nhà khoa học vật liệu Harvard Xin Li coi vật liệu này như một “chén thánh” khi ông giới thiệu một loại pin bánh sandwich mới để khắc phục các vấn đề về độ ổn định với các thiết bị đo kim loại lithium.

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Các vấn đề về độ ổn định này xuất phát từ các vết sưng như kim được gọi là “đuôi gai” hình thành trên cực dương của pin lithium trong quá trình sạc. Chính những đặc điểm này khiến hiệu suất của pin giảm sút, nhanh hỏng, thậm chí là bật. xin li và các đồng nghiệp đã tìm cách khắc phục hạn chế này bằng cách hoán đổi chất điện phân lỏng của pin cho một vài chất điện ly rắn, được xếp chồng lên nhau như bánh sandwich kiểu blt (thịt xông khói, rau diếp, cà chua), điều này sẽ kiểm soát và chặn “đuôi gai” một cách an toàn hơn khi chúng được hình thành.

XEM THÊM:  Cách sửa lỗi Unikey bị gõ thành dđ, aâ, eê, oô trên Excel, Chrome

Mặt khác, pin kiểu bánh sandwich có thể lấp đầy khoảng trống do các đuôi gai tạo ra. trong một thử nghiệm, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng nó vẫn giữ được 82% công suất sau 10.000 chu kỳ, một con số đáng kinh ngạc. và điều hứa hẹn nhất là đã chứng minh được mật độ dòng điện trong tương lai có thể cho phép xe điện được sạc nhanh chỉ trong vòng 20 phút.

4. vật liệu thiết kế pin từ thiên nhiên

một nhóm các nhà khoa học chúng tôi. uu. cũng đang hướng việc sản xuất pin về với thiên nhiên bằng vật liệu thân thiện với môi trường, nhằm tìm ra giải pháp cải thiện vấn đề ổn định liên quan đến pin lithium-metal. Đây thực sự là một bước đột phá khác với việc sử dụng các sợi nano xenlulo có nguồn gốc từ gỗ để tạo ra một chất rắn chứ không phải là chất điện phân lỏng để dẫn điện.

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Trong cấu trúc này, các ống polyme cực nhỏ kết hợp với đồng để tạo thành chất dẫn điện ion rắn, với các lỗ nhỏ giữa các chuỗi polyme hoạt động như một “đường cao tốc ion” cho các ion liti di chuyển cực kỳ hiệu quả. So với các chất dẫn điện ion polyme khác, vật liệu này dẫn điện gấp 10 đến 100 lần vì vật liệu này mỏng như giấy và linh hoạt, chất điện phân sẽ chịu được áp lực của chu kỳ sạc pin tốt hơn cũng như chịu được môi trường của cấu trúc kim loại lithium. / p>

5. thiết kế pin mới với dung lượng 6x, sạc lại 200 lần

một trong những nguyên mẫu pin ấn tượng được các nhà khoa học phát triển dựa trên clo nhưng tăng cả dung lượng và khả năng sạc lại. Pin chlor-alkali (pin kim loại chlor-alkali) ban đầu được cung cấp vào những năm 1970, được biết đến với mật độ năng lượng cao, tuy nhiên hạn chế của chúng là chúng chỉ có thể sử dụng trong một lần sử dụng do clo phản ứng cao. Phương pháp của các nhà khoa học Đại học Stanford là ổn định các phản ứng này, cho phép chúng nạp năng lượng nhiều lần sau đó.

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Loại pin “cũ và mới” này dựa trên vật liệu điện cực mới được làm bằng carbon xốp, thay đổi các phân tử clo thất thường và sau đó chuyển đổi chúng trở lại hoàn toàn thành natri clorua một cách an toàn, đó là dạng ban đầu của nó trước khi tải xuống. Trong một mẫu pin thử nghiệm, mật độ pin gấp 6 lần so với công nghệ lithium-ion hiện tại và chu kỳ sạc lại lên đến 200 lần.

6. pin kim loại lithium mới với mật độ năng lượng kỷ lục

Các nhà khoa học Hoa Kỳ cũng đã phát triển một loại pin kim loại lithium mới có thể giữ nguyên chức năng của nó trong 600 chu kỳ sạc lại. pin kim loại lithium là trọng tâm của thiết kế mới và các cuộc thử nghiệm đã đưa nó vào danh sách kỷ lục vào tháng 6 năm ngoái. Nhóm nghiên cứu tập trung vào thành phần sei (giao diện chất điện phân rắn), một màng mỏng trên cực dương đóng vai trò bảo vệ quan trọng bằng cách kiểm soát các phân tử đi vào từ chất điện phân ở mỗi giai đoạn của chu kỳ sống của pin.

XEM THÊM:  Thay dây đồng hồ tissot ở đâu

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Trong các thiết kế hiện tại, các phản ứng phức tạp xảy ra xung quanh cực dương và ảnh hưởng đến hiệu suất của sei. Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (PNNL). uu. Họ đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này trong một thiết kế pin mới, đó là sei sẽ được tạo thành bằng các dải lithium rất mỏng, khoảng 20 micromet, hơn thế nữa. mỏng hơn sợi tóc của con người. đó là cơ sở để cực dương trong pin sei mỏng tương tác tốt hơn với chất điện phân, so với các dải sei dày hơn trong pin cũ gây cản trở các phản ứng điện hóa quan trọng.

Nguyên mẫu pin di động kích thước bỏ túi của nhóm với cực dương mới này vẫn giữ được 76% dung lượng trong hơn 600 chu kỳ sạc, đây là một con số kỷ lục. điều ấn tượng hơn, mật độ năng lượng đạt 350 wh / kg; tuy nhiên, loại pin lithium-ion tốt nhất đang được sử dụng hiện nay có mật độ từ 250 đến 300 wh / kg.

7. pin với điện cực vật liệu nha khoa, tốc độ nhanh hơn 20 lần so với các loại pin trạng thái rắn khác

Vào tháng 3 năm ngoái, các nhà khoa học đã xem xét một loại pin sử dụng chất điện phân rắn chứ không phải chất lỏng và tuyên bố rằng thiết kế mới sẽ giải quyết được nhiều vấn đề còn tồn tại của pin hiện nay. Loại pin mới có điện cực “bán rắn” được làm từ hợp kim natri-kali, được các nhà nghiên cứu so sánh với vật liệu mà các nha sĩ sử dụng để lấp đầy khoảng trống trên răng vì kết cấu an toàn của nó, nhưng vẫn có thể chảy và nóng chảy.

7 công nghệ pin đột phá nhất năm 2021

Khi vật liệu này tiếp xúc với chất điện phân rắn, nó sẽ có thể ngăn hình thành các loại vết nứt khác nhau trong vật liệu điện cực cứng hơn và giòn hơn. Khả năng tự phục hồi ấn tượng này cũng hạn chế tối đa sự hình thành các đuôi gai (dendrites) khiến pin nhanh hỏng, với mật độ dòng điện trên giới hạn cho phép của các loại pin thể rắn khác, ước tính cao hơn khoảng 20 lần, hứa hẹn cho tốc độ sạc nhanh chóng nhanh hơn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *