Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế do Đại học Stanford đứng đầu đã phát triển loại pin có thể sạc lại có thể tích điện gấp sáu lần so với pin hiện đang được bán trên thị trường.
Nó có thể đẩy nhanh việc sử dụng pin có thể sạc lại và đưa các nhà nghiên cứu pin tiến gần hơn một bước tới việc đạt được hai mục tiêu hàng đầu đã nêu trong lĩnh vực của họ: tạo ra một loại pin sạc hiệu suất cao có thể cho phép sạc điện thoại di động chỉ một lần một tuần thay vì hàng ngày và xe điện. có thể đi xa hơn sáu lần mà không cần sạc lại.
Loại pin mới được gọi là kim loại kiềm-clo, được phát triển bởi một nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư hóa học Stanford Hongjie Dai và ứng viên tiến sĩ Guanzhou Zhu, phát triển dựa trên sự chuyển đổi hóa học qua lại của natri clorua (Na / Cl2) hoặc clorua liti (Li / Cl2) thành clo.
Khi các electron di chuyển từ mặt này của pin sạc sang mặt kia của pin sạc lại được, quá trình sạc lại sẽ phục hồi hóa học trở lại trạng thái ban đầu để chờ đợi một lần sử dụng khác. Pin không thể sạc lại không có may mắn như vậy. Sau khi rút hết, hóa học của chúng không thể được phục hồi.
“Pin sạc hơi giống một chiếc ghế bập bênh. Nó quay theo một hướng, nhưng sau đó quay trở lại khi bạn thêm điện, ”Dai giải thích. "Những gì chúng tôi có ở đây là một chiếc ghế bập bênh cao."
Khám phá tình cờ
Lý do chưa ai tạo ra pin natri-clo hoặc lithium-clo có thể sạc lại hiệu suất cao là vì clo quá phản ứng và khó chuyển đổi trở lại thành clorua với hiệu suất cao. Trong một số ít trường hợp những người khác có thể đạt được mức khả năng sạc lại nhất định, hiệu suất của pin lại tỏ ra kém.
Trên thực tế, Dai và Zhu hoàn toàn không bắt tay vào tạo ra một loại pin natri và lithium-clo có thể sạc lại mà chỉ đơn thuần là để cải thiện công nghệ pin hiện có của họ bằng cách sử dụng thionyl clorua. Hóa chất này là một trong những thành phần chính của pin lithium-thionyl chloride, là một loại pin sử dụng một lần phổ biến được phát minh lần đầu tiên vào những năm 1970.
Nhưng trong một trong những thí nghiệm ban đầu của họ liên quan đến clo và natri clorua, các nhà nghiên cứu tại Stanford nhận thấy rằng sự chuyển đổi hóa chất này sang hóa chất khác đã ổn định bằng cách nào đó, dẫn đến một số khả năng sạc lại. Dai nói: “Tôi không nghĩ là có thể. "Chúng tôi đã mất ít nhất một năm để thực sự nhận ra điều gì đang xảy ra."
Trong vài năm tiếp theo, nhóm nghiên cứu đã làm sáng tỏ các hóa học có thể đảo ngược và tìm cách làm cho nó hoạt động hiệu quả hơn bằng cách thử nghiệm với nhiều vật liệu khác nhau cho điện cực dương của pin. Bước đột phá lớn xảy ra khi họ tạo ra điện cực bằng vật liệu carbon xốp tiên tiến từ các cộng sự của Giáo sư Yuan-Yao Li và sinh viên của ông là Hung-Chun Tai từ Đại học Quốc gia Chung Cheng của Đài Loan. Vật liệu carbon có cấu trúc nanosphere chứa nhiều lỗ chân lông siêu nhỏ. Trong thực tế, những quả cầu rỗng này hoạt động giống như một miếng bọt biển, chứa rất nhiều phân tử clo dễ cảm ứng và lưu trữ chúng để chuyển đổi sau này thành muối bên trong vi hạt.
Zhu giải thích: “Phân tử clo đang được giữ lại và bảo vệ trong các lỗ nhỏ của hạt nano cacbon khi pin được sạc. “Sau đó, khi cần xả hoặc xả pin, chúng ta có thể xả pin và chuyển hóa clo để tạo thành NaCl - muối ăn - và lặp lại quá trình này trong nhiều chu kỳ. Hiện tại, chúng tôi có thể đạp xe tới 200 lần và vẫn còn chỗ để cải thiện ”.
Kết quả là một bước tiến tới vòng đồng thau của thiết kế pin — mật độ năng lượng cao. Các nhà nghiên cứu cho đến nay đã đạt được 1,200 miliamp giờ mỗi gam vật liệu điện cực dương, trong khi công suất của pin lithium-ion thương mại ngày nay lên đến 200 miliamp giờ mỗi gam. "Công suất của chúng tôi cao hơn ít nhất sáu lần", Zhu nói.
Các nhà nghiên cứu hình dung pin của họ một ngày nào đó sẽ được sử dụng trong các tình huống mà việc sạc lại thường xuyên là không thực tế hoặc không mong muốn, chẳng hạn như trong vệ tinh hoặc cảm biến từ xa. Nhiều vệ tinh có thể sử dụng được hiện đang trôi nổi trên quỹ đạo, lỗi thời do pin đã hết. Các vệ tinh trong tương lai được trang bị pin sạc có tuổi thọ cao có thể được trang bị bộ sạc năng lượng mặt trời, kéo dài tính hữu dụng của chúng lên nhiều lần.
Tuy nhiên, hiện tại, nguyên mẫu hoạt động mà họ đã phát triển có thể vẫn phù hợp để sử dụng trong các thiết bị điện tử nhỏ hàng ngày như máy trợ thính hoặc điều khiển từ xa. Đối với điện tử tiêu dùng hoặc xe điện, vẫn còn nhiều công việc khác là thiết kế cấu trúc pin, tăng mật độ năng lượng, mở rộng quy mô pin và tăng số chu kỳ.
Cục Thời báo ELE
ELE Times cung cấp thông tin toàn diện về Điện tử, Công nghệ và Thị trường. Ngoài việc cung cấp các bài viết chuyên sâu, ELE Times còn thu hút lượng khán giả lớn nhất, có trình độ và mức độ tương tác cao trong ngành, những người đánh giá cao nội dung kịp thời, phù hợp và các định dạng phổ biến của chúng tôi. ELE Times giúp bạn xây dựng nhận thức, tăng lưu lượng truy cập, truyền đạt các dịch vụ của bạn đến đúng đối tượng, tạo khách hàng tiềm năng và bán sản phẩm của bạn tốt hơn.
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminTăng lên 'Atmanirbhar Bharat' trong Phòng thủ
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminPin chạy bằng mồ hôi có thể kéo dài được phát triển cho công nghệ đeo được
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminPhát triển Hệ thống Quản lý Tiếp cận và Nhận dạng Xe Thông minh (IAM)
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminCông ty an ninh mạng Norton mua Avast với giá hơn 8 tỷ USD