Nhà phát minh ra pin Lithium-Ion giới thiệu công nghệ mới để sạc nhanh, pin không cháy

Nhà phát minh ra pin Lithium-Ion giới thiệu công nghệ mới để sạc nhanh, pin không cháy

    Nhà phát minh ra pin Lithium-Ion giới thiệu công nghệ mới để sạc nhanh, pin không cháy
    John Goodenough và nhóm của ông đã phát triển các tế bào pin hoàn toàn ở trạng thái rắn đầu tiên có thể dẫn đến an toàn hơn, sạc nhanh hơn, pin lâu hơn.

    goodenough_john_2015_in_his_lab
    AUSTIN, Texas - Một nhóm kỹ sư do John Goodenough, 94 tuổi, giáo sư tại Trường Kỹ thuật Cockrell thuộc Đại học Texas tại Austin và là người đồng phát minh ra pin lithium-ion dẫn đầu, đã phát triển loại pin hoàn toàn rắn đầu tiên -các tế bào pin trạng thái có thể dẫn đến an toàn hơn, sạc nhanh hơn, pin sạc lâu hơn cho các thiết bị di động cầm tay, ô tô điện và bộ lưu trữ năng lượng tĩnh.

    Maria Helena Braga

    Trong ảnh: Maria Helena Braga.

    Bước đột phá mới nhất của Goodenough, được hoàn thành cùng với Maria Helena Braga, đồng nghiệp nghiên cứu cấp cao của Trường Cockrell, là một loại pin thể rắn giá rẻ, không cháy và có tuổi thọ chu kỳ dài (tuổi thọ pin) với mật độ năng lượng thể tích cao và tốc độ sạc nhanh và xả. Các kỹ sư mô tả công nghệ mới của họ trong một bài báo gần đây được xuất bản trên tạp chí Khoa học Môi trường & Năng lượng.

    “Chi phí, độ an toàn, mật độ năng lượng, tỷ lệ sạc và xả và vòng đời của chu kỳ là những yếu tố quan trọng để ô tô chạy bằng pin được áp dụng rộng rãi hơn. Chúng tôi tin rằng khám phá của mình giải quyết được nhiều vấn đề vốn có đối với pin ngày nay, ”Goodenough nói.

    Các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng các tế bào pin mới của họ có mật độ năng lượng cao gấp ít nhất ba lần so với pin lithium-ion ngày nay. Mật độ năng lượng của tế bào pin cung cấp cho xe điện phạm vi hoạt động của nó, do đó, mật độ năng lượng cao hơn có nghĩa là xe có thể lái được nhiều dặm hơn giữa các lần sạc. Công thức pin UT Austin cũng cho phép số lượng chu kỳ sạc và xả lớn hơn, tương đương với pin lâu hơn, cũng như tốc độ sạc lại nhanh hơn (phút chứ không phải giờ).

    Pin lithium-ion ngày nay sử dụng chất điện phân lỏng để vận chuyển các ion lithium giữa cực dương (mặt âm của pin) và cực âm (mặt dương của pin). Nếu pin được sạc quá nhanh, nó có thể tạo ra các sợi tua rua hoặc “râu kim loại” hình thành và xuyên qua các chất điện phân lỏng, gây ra đoản mạch có thể dẫn đến nổ và hỏa hoạn. Thay vì chất điện phân lỏng, các nhà nghiên cứu dựa vào chất điện phân thủy tinh cho phép sử dụng cực dương kim loại kiềm mà không hình thành đuôi gai.

    Việc sử dụng cực dương kim loại kiềm (lithium, natri hoặc kali) - điều không thể xảy ra với các loại pin thông thường - làm tăng mật độ năng lượng của cực âm và mang lại tuổi thọ chu kỳ dài. Trong các thí nghiệm, các tế bào của các nhà nghiên cứu đã chứng minh được hơn 1.200 chu kỳ với khả năng kháng tế bào thấp.

    Ngoài ra, vì các chất điện phân thủy tinh rắn có thể hoạt động, hoặc có độ dẫn điện cao, ở -20 độ C, loại pin này trong ô tô có thể hoạt động tốt trong thời tiết hạ nhiệt độ. Đây là tế bào pin hoàn toàn ở trạng thái rắn đầu tiên có thể hoạt động dưới nhiệt độ 60 độ C.

    Braga bắt đầu phát triển chất điện ly thủy tinh rắn cùng với các đồng nghiệp khi cô đang theo học tại Đại học Porto ở Bồ Đào Nha. Khoảng hai năm trước, cô bắt đầu cộng tác với Goodenough và nhà nghiên cứu Andrew J. Murchison tại UT Austin. Braga nói rằng Goodenough đã mang lại sự hiểu biết về thành phần và tính chất của chất điện ly thủy tinh rắn, dẫn đến một phiên bản mới của chất điện phân hiện đã được cấp bằng sáng chế thông qua Văn phòng Thương mại Công nghệ UT Austin.

    Các chất điện phân thủy tinh của các kỹ sư cho phép họ tạo tấm và dải kim loại kiềm trên cả cực âm và cực dương mà không có đuôi gai, giúp đơn giản hóa việc chế tạo tế bào pin.

    Một ưu điểm khác là các tế bào pin có thể được làm từ vật liệu thân thiện với trái đất.

    “Các chất điện phân thủy tinh cho phép thay thế natri chi phí thấp cho lithium. Braga cho biết natri được chiết xuất từ ​​nước biển.

    Goodenough và Braga đang tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu liên quan đến pin của họ và đang nghiên cứu một số bằng sáng chế. Trước mắt, họ hy vọng sẽ làm việc với các nhà sản xuất pin để phát triển và thử nghiệm vật liệu mới của họ trong xe điện và các thiết bị lưu trữ năng lượng.

    Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi UT Austin, nhưng không có tài trợ nào liên quan đến công việc này. Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ UT Austin đang tích cực đàm phán các thỏa thuận cấp phép với nhiều công ty tham gia vào nhiều phân khúc ngành liên quan đến pin.

    Zalo
    Hotline