AI tìm thấy 5 vật liệu mới có thể ‘khai tử’ kỷ nguyên pin lithium

Đào Hoàng11:27 26/08/2025

AI đã ‘đọc’ hàng triệu hợp chất, tìm ra chìa khóa vàng cho ngành sản xuất pin của tương lai.

Trí tuệ nhân tạo (AI) vừa tạo ra một bước đột phá đáng kinh ngạc trong ngành khoa học vật liệu , khi sàng lọc và xác định được ít nhất 5 ứng cử viên sáng giá có thể thay thế lithium – thành phần cốt lõi của pin hiện nay. Khám phá này mở ra hy vọng về một thế hệ pin bền hơn, an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn cho tương lai.

Trong nhiều thập kỷ, công nghệ pin lithium-ion đã thống trị thế giới , từ chiếc điện thoại thông minh trong túi bạn đến những chiếc xe điện đang lăn bánh trên đường. Tuy nhiên, công nghệ này đang dần chạm đến giới hạn, và cuộc săn lùng một vật liệu thay thế ưu việt hơn luôn là thách thức lớn đối với các nhà khoa học.

Giờ đây, với sự trợ giúp của AI, một cuộc cách mạng về pin có thể sắp bắt đầu.

AI phát hiện vật liệu mới, mở đường cho cuộc cách mạng pin hậu lithium.

Theo các nhà nghiên cứu trong một công bố trên tạp chí khoa học Cell, vấn đề lớn nhất không phải là thiếu vật liệu tiềm năng để thay thế lithium, mà là có… quá nhiều lựa chọn. Việc kiểm tra thủ công hàng triệu hợp chất khả thi là một công việc bất khả thi, tốn kém và mất nhiều năm trời.

Video đang HOT

Đây chính là lúc AI tạo sinh (Generative AI) vào cuộc. Bằng cách “dạy” cho AI các quy tắc cơ bản của hóa học và vật lý, các nhà khoa học đã để nó tự động sàng lọc một danh mục khổng lồ các vật liệu. AI đã nhanh chóng phân tích, đánh giá và loại bỏ hàng triệu lựa chọn không phù hợp để tìm ra những “viên ngọc quý” ẩn giấu.

Kết quả thu được, AI đã thu hẹp danh sách xuống còn 5 loại vật liệu đầy hứa hẹn. Các vật liệu này đều có cấu trúc dựa trên TMO ( Transition Metal Oxide – Oxit kim loại chuyển tiếp), được cho là có tiềm năng vượt trội.

Điểm ưu việt của chúng nằm ở cấu trúc bên trong với các “kênh” lớn và mở hơn. Điều này về mặt lý thuyết sẽ cho phép một lượng lớn các ion (hạt mang điện) di chuyển qua lại một cách nhanh chóng và an toàn hơn, từ đó tạo ra loại pin vừa có dung lượng cao hơn, vừa sạc nhanh hơn.

Khám phá này không chỉ quan trọng với các thiết bị điện tử tiêu dùng mà còn là một tin cực vui cho ngành công nghiệp xe điện (EV), vốn đang rất cần những loại pin có tuổi thọ cao hơn, hiệu quả hơn và an toàn hơn. Giống như cách AI đang đẩy nhanh việc chẩn đoán y khoa, giờ đây nó đang trở thành một trợ thủ đắc lực, giúp các nhà khoa học đẩy nhanh tiến trình khám phá, mở ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ lưu trữ năng lượng.

Nhìn xuyên qua viên pin Lithium-Ion, nhà khoa học tìm ra bí quyết sạc đầy pin smartphone trong vài phút

Các nhà nghiên cứu vừa phát triển một kỹ thuật đơn giản, hoạt động hiệu quả trong phòng thí nghiệm, cho phép họ nhìn thấy bên trong các viên pin lithium-ion và theo dõi sự chuyển động của các ion lithium trong thời gian thực khi pin đang được sạc và xả, một điều chưa bao giờ được thực hiện trước đây.

Nhờ kỹ thuật chi phí thấp này, các nhà nghiên cứu đã xác định được những quy trình làm giảm tốc độ sạc, mà nếu giải quyết sẽ có thể giúp pin của hầu hết smartphone và laptop sạc đầy chỉ trong chưa đầy 5 phút.

Cụ thể, các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Cambridge tiết lộ rằng kỹ thuật của họ sẽ không chỉ giúp cải thiện các vật liệu sản xuất pin hiện tại, mà còn tăng tốc quá trình phát triển của thế hệ pin tiếp theo, một trong những rào cản công nghệ lớn nhất cần vượt qua trên con đường chuyển đổi sang một thế giới không sử dụng nhiên liệu hoá thạch.

Dù pin lithium-ion có những ưu điểm không thể phủ nhận, như mật độ năng lượng tương đối cao và vòng đời dài so với các loại pin cũng như các phương thức lưu trữ năng lượng khác, chúng cũng có thể bị quá nhiệt hoặc thậm chí là phát nổ, và chi phí sản xuất thì khá đắt đỏ. Bên cạnh đó, mật độ năng lượng của pin lithium-ion vẫn còn kém xa xăng dầu. Cho đến nay, đó là lý do khiến chúng không phù hợp để sử dụng đại trà trong hai loại công nghệ sạch chủ chốt: xe hơi điện và hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời quy mô mạng lưới.

" Một loại pin tốt là loại có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn nữa, hoặc có thể sạc nhanh hơn - lý tưởng nhất là cả hai " - theo đồng tác giả, tiến sỹ Christoph Schnedermann từ Phòng thí nghiệm Cavendish của Cambridge. " Nhưng để tạo ra những loại pin tốt hơn từ các vật liệu mới, và để cải thiện những loại pin chúng ta đang sử dụng, chúng ta cần hiểu được điều gì đang diễn ra bên trong chúng "

Để cải thiện pin lithium-ion và giúp chúng sạc nhanh hơn, các nhà nghiên cứu cần theo dõi và nắm được những quy trình đang diễn ra trong các vật liệu sử dụng dưới điều kiện thực tế, trong thời gian thực. Hiện tại, để làm được điều này đòi hỏi những kỹ thuật phức tạp như chụp cắt lớp X-ray hay kính hiển vi điện tử, vốn tiêu tốn thời gian và chi phí đắt đỏ.

" Để thực sự nghiên cứu những gì đang diễn ra trong một viên pin, về cơ bản bạn phải dùng kính hiển vi để làm hai việc một lúc: bạn cần quan sát pin đang sạc và xả trong vài giờ, nhưng đồng thời phải chụp rất nhanh các quy trình đang diễn ra bên trong pin " - theo tác giả Alice Merryweather.

Nhóm nghiên cứu Cambridge đã phát triển một kỹ thuật kính hiển vi quang học gọi là kính hiển vi tán xạ giao thoa để quan sát những quy trình đang diễn ra. Dựa trên kỹ thuật này, họ có thể quan sát được từng hạt lithium cobalt oxide riêng rẽ (thường được gọi là LCO) đang sạc và xả bằng cách đo lượng ánh sáng tán xạ.

Họ đã thấy được LCO đi qua một chuỗi các phản ứng chuyển hoá pha trong chu kỳ sạc - xả. Phần rìa pha trong các hạt LCO di chuyển và thay đổi khi lithium ion vào và ra. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cơ chế di chuyển của phần rìa này khác nhau phụ thuộc việc pin đang sạc hay xả.

" Chúng tôi phát hiện ra rằng có những mức giới hạn tốc độ khác nhau đối với các loại pin lithium-ion, tuỳ thuộc vào việc nó đang sạc hay xả " - theo tiến sỹ Akshay Rao, người dẫn đầu nghiên cứu. " Khi sạc, tốc độ tuỳ thuộc vào việc các lithium ion đi xuyên qua các hạt của vật liệu hoạt hoá nhanh đến mức nào. Khi xả, tốc độ tuỳ thuộc vào việc các ion được chèn vào các rìa nhanh đến mức nào. Nếu chúng ta có thể kiểm soát được hai cơ chế này, chúng ta sẽ có thể sạc các loại pin lithium-ion nhanh hơn nhiều "

" Xét việc pin lithium-ion đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ, bạn hẳn cho rằng chúng ta đã biết mọi thứ cần biết về chúng, nhưng không phải vậy " - theo Schnedermann. " Kỹ thuật này cho phép chúng ta thấy được nó có thể trải qua một chu kỳ sạc - xả nhanh đến mức nào. Điều chúng tôi thực sự muốn tìm hiểu là sử dụng kỹ thuật này để nghiên cứu những vật liệu pin thế hệ tiếp theo - chúng tôi có thể sử dụng điều đã học được về LCO để phát triển các vật liệu mới "

" Kỹ thuật này là một phương thức khá phổ quát nhằm nghiên cứu động lực học ion trong các vật liệu thể rắn, do đó bạn có thể sử dụng nó trong gần như bất kỳ loại vật liệu pin nào " - theo Giáo sư Clare Grey thuộc Khoa Hoá của Cambridge, đồng tác giả nghiên cứu.

Bởi phương thức này có lưu lượng đầu vào cao nên nó cho phép nhiều hạt có thể được lấy mẫu cùng lúc trên toàn bộ electrode, và sau này sẽ cho phép khám phá sâu hơn nữa những điều có thể diễn ra khi pin bị hỏng và làm sao để ngăn chặn điều đó.

" Kỹ thuật thí nghiệm mà chúng tôi phát triển được này mang lại một sự thay đổi lớn trong tốc độ công nghệ để chúng ta có thể bắt kịp với những quy trình bên trong vốn diễn ra rất nhanh của một viên pin " - theo Schnedermann. " Việc chúng tôi có thể thực sự thấy những rìa pha kia thay đổi trong thời gian thực quả là đáng ngạc nhiên. Kỹ thuật này có thể là một mảnh ghép quan trọng nhằm phát triển các loại pin thế hệ tiếp theo "

Chuyên gia Trung Quốc trộm công nghệ pin tỷ USD tại Mỹ Người đàn ông này đã bị bắt tại Mỹ trước khi kịp trốn về Trung Quốc. Người đàn ông Trung Quốc có tên Hongjin Tan vừa bị tòa án tại Oklahoma, Mỹ kết án vì tội trộm bí mật thương mại của công ty dầu khí Phillips 66 của Mỹ, gây thiệt hại tới hơn 1 tỷ USD. Theo Bộ Tư pháp Mỹ,...

Bạn thấy bài viết này có hữu ích không?

Có

Không

Tin liên quan

Xem thêm Share

Xem nhiều

Cha ở TPHCM nhịn đói, đội mưa khóc tìm con, vỡ oà khi nhận tin vui01:13

MV chủ đề Anh Trai Say Hi mùa 2 đã ra lò: Từ đầu đến cuối như là Rap Việt!05:53

Mẹ Vu Mông Lung xin kết thúc vụ án, nghi nhận tiền bịt miệng như mẹ Tangmo?02:47

Bùi Quỳnh Hoa kiện tài khoản tung clip riêng tư, hé lộ chi tiết sốc02:55

Chiếc xe thể thao trị giá 140.000 USD bốc cháy khi đang bơm xăng00:10

NSƯT Hoài Linh bị người yêu cũ 'lật tẩy', hé lộ hình xăm và bí mật chưa từng kể02:37

Lộc Hàm và Quan Hiểu Đồng chia tay vì có người thứ 3, danh tính gây sốc?02:53

Chế Linh 'khóc to' về Việt Nam, 'sốc nặng' trước hành động của fan sau 30 năm?03:08

Xe tải mất lái đâm vào chợ chuối ở Quảng Trị, ít nhất 3 người tử vong01:07

Robert Redford "tượng đài điện ảnh" ra đi ở tuổi 89, loạt sao tiếc thương02:45

Chồng Phương Nhi lộ ảnh quá khứ, diện mạo bất ngờ, flex tài sản khủng khi mới 1802:33

Tiêu điểm

Tin đang nóng

Tin mới nhất

Trí tuệ nhân tạo: DeepSeek mất chưa đến 300.000 USD để đào tạo mô hình R1

18:51:47 19/09/2025

Chi phí đào tạo cho các mô hình ngôn ngữ lớn dùng cho chatbot AI là chi phí phát sinh từ việc vận hành một cụm chip có hiệu suất mạnh trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng để xử lý lượng lớn văn bản và mã nguồn.

Macbook Air M4 khai phá kỷ nguyên AI, mở ra sức mạnh hiệu năng

18:48:45 19/09/2025

Một trong những điểm mạnh của AI trên Macbook Air M4 là xử lý trực tiếp trên thiết bị, giúp dữ liệu được giữ nguyên trong máy và hạn chế rủi ro khi truyền ra bên ngoài.

Mô hình AI mới dự đoán phản ứng hóa học chính xác nhờ bảo toàn khối lượng

18:34:45 19/09/2025

Một nhóm nghiên cứu tại MIT đã tìm ra cách kết hợp các ràng buộc vật lý vào mô hình AI dự đoán phản ứng hóa học, từ đó đưa ra dự đoán thực tế cho nhiều loại phản ứng một cách chính xác, đồng thời tuân thủ các nguyên tắc vật lý trong thế...

Người dùng Apple Watch đã có thể sử dụng tính năng cảnh báo huyết áp

07:29:13 19/09/2025

Cùng với việc phát hành phiên bản điều hành watchOS 26 và iOS 26, gã khổng lồ công nghệ Mỹ đã kích hoạt tính năng thông báo tăng huyết áp, biến chiếc Apple Watch trên cổ tay người dùng thành một công cụ theo dõi sức khỏe chủ động.

Nghiên cứu mới tiết lộ bí quyết thành công của DeepSeek

10:13:49 18/09/2025

R1 được thiết kế để vượt trội trong các tác vụ lập luận như toán học và lập trình, trở thành đối thủ chi phí thấp của các công cụ do các tập đoàn công nghệ Mỹ phát triển.

Trí tuệ nhân tạo: Khi giới nghiên cứu khoa học 'gian lận' bằng ChatGPT

18:01:18 17/09/2025

Hiện nay, việc sử dụng AI không bị cấm trong các ấn phẩm khoa học, song hầu hết hội đồng biên tập đều yêu cầu tác giả nêu rõ nếu có sử dụng, cũng như chỉ rõ công cụ và mô hình áp dụng.

Google ra mắt ứng dụng desktop mới cho Windows với công cụ tìm kiếm kiểu Spotlight

15:11:10 17/09/2025

Google vừa công bố ứng dụng thử nghiệm mới dành cho hệ điều hành Windows, được thiết kế để giúp người dùng tìm kiếm thông tin nhanh hơn.

One UI 8.0 đã ra mắt, nhưng đây là danh sách thiết bị phải chờ "dài cổ"

14:49:31 17/09/2025

Sự thất vọng thực sự đến từ kế hoạch triển khai cho các thiết bị cũ hơn. Theo lộ trình được Samsung công bố, hàng loạt flagship đời cũ và các dòng máy tầm trung sẽ bị trì hoãn cập nhật sang tháng 10 và tháng 11.

Lộ diện thêm 7 thiết bị Xiaomi vừa được "lên đời" HyperOS 3 Beta

14:37:40 17/09/2025

Dù chương trình beta hiện chỉ giới hạn tại Trung Quốc, nhưng những tính năng được hé lộ đã cho thấy những gì người dùng toàn cầu có thể mong đợi sau sự kiện ra mắt chính thức vào ngày 24/9 tới đây.

Apple lưu ý người dùng iPhone trước khi cập nhật iOS 26

10:20:24 17/09/2025

Mặc dù việc giảm hiệu suất tạm thời là điều bình thường khi một phiên bản iOS mới ra mắt, tuy nhiên Apple muốn người dùng hiểu rõ để tránh những phản ứng tiêu cực ngay lập tức

Samsung phát hành One UI 8 ổn định cho Galaxy S25 series

16:09:48 16/09/2025

Samsung khuyến nghị người dùng nên sao lưu dữ liệu quan trọng, sạc đầy pin và đảm bảo kết nối Internet ổn định trước khi tiến hành nâng cấp. Việc này giúp hạn chế rủi ro và đảm bảo quá trình cập nhật diễn ra suôn sẻ.

Người dùng điện thoại Samsung cần cập nhật ngay để vá lỗ hổng nghiêm trọng

13:10:42 16/09/2025

Samsung vừa phát đi một cảnh báo khẩn cấp về các cuộc tấn công đang chủ động nhắm vào dòng smartphone Galaxy và đã tung ra bản vá bảo mật tháng 9 để khắc phục lỗ hổng này.