Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng tạo nên pin Lithium mật độ siêu cao từ graphene

Theo dõi VGT trên

Mật độ lưu trữ Lithium trong dải graphene còn cao hơn cả mật độ Lithium cao nhất hiện nay dưới dạng Carbua ở điều kiện thường – một phát hiện vượt quá cả kỳ vọng của các nhà nghiên cứu.

Các nỗ lực phát triển công nghệ pin thường xoay quanh việc cải thiện mật độ năng lượng, nghĩa là chúng ta muốn tạo ra một viên pin có thể chứa nhiều năng lượng trong một thể tích nhỏ, nhưng lại không gây bắt lửa hoặc phát nổ.

Trong khi đó, cho dù các viên pin hiện đại có thể xem như một phép màu đối với loại pin axit chì cổ đại, nhưng chúng vẫn có mật độ năng lượng trên khối lượng thấp hơn cả gỗ. Về cơ bản, chúng ta vẫn chưa thể đóng gói đủ số nguyên tử vào một thể tích nhỏ để cạnh tranh lại với các nhiên liệu hydrocarbon. Nhưng giờ đây với nguyên liệu graphene – cuộc chơi có thể đang thay đổi.

Kim loại vô hình

Cho dù có nhiều cách khác nhau để chế tạo pin Lithium-Ion, nhưng nó đều diễn ra theo cách thức như sau: lithium được lưu trữ dưới một dạng nào đó ở điện cực. Khi Lithium giải phóng ra một ion, nó sẽ đi tới một điện cực khác và phản ứng. Cùng lúc đó, các electron sẽ di chuyển ra bên ngoài hệ qua một điện cực khác, trao đổi điện năng và kết thúc tại một điện cực khác, nơi chúng hoàn tất phản ứng.

Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng tạo nên pin Lithium mật độ siêu cao từ graphene - Hình 1

Quá trình sạc xả của pin Lithium-Ion thông thường.

Điều mấu chốt ở đây là Lithium thường được chứa trong một hợp chất Lithium Carbua mật độ thấp và nhẹ. Tìm được vật liệu khác có thể tăng mật độ Lithium cũng là một cách giúp gia tăng dung lượng pin.

Video đang HOT

Nhưng đây chính là vấn đề. Lithium là một nguyên tố rất nhẹ. Còn Carbon, một thành phần quan trọng khác của pin, cũng là một nguyên tố nhẹ. Nếu nhìn trên kính hiển vi điện tử, bạn sẽ thấy chúng gần như giống hệt nhau. Điều này làm việc giám sát các nguyên tử Lithium hình thành nên điện cực như thế nào trở nên khó khăn hơn và cũng như khó thấy được các biến thể về cấu trúc khi nó được lưu trữ (hoặc các cấu trúc này biến đổi như thế nào khi nó bị loại bỏ).

Tuy nhiên còn một thách thức khác nữa. Các kính hiển vi điện tử thường sử dụng các electron năng lượng cao để tạo hình ảnh. Năng lượng của các electron này có thể đủ để phá vỡ cấu trúc giữa các nguyên tử Carbon và Lithium đang quan sát. Nghĩa là vào thời điểm bạn tạo nên hình ảnh, bạn cũng phá hủy luôn cả cấu trúc mình muốn khảo sát.

Vì vậy, một nhóm các nhà khoa học đã nghiên cứu với một loại kính hiển vi điện tử truyền dẫn (transmission electron microscopy) được thiết kế để hoạt động bằng các electron năng lượng thấp. Kính hiển vi này vẫn có đủ độ phân giải để thấy từng nguyên tử riêng lẻ, vì vậy có thể xác định được cấu trúc phân tử.

Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng tạo nên pin Lithium mật độ siêu cao từ graphene - Hình 2

Cấu tạo một kính hiển vi điện tử truyền dẫn.

Bằng cách khảo sát mức năng lượng các electron mất đi khi chúng đi qua vật mẫu, các nhà nghiên cứu có thể hình dung ra bên trong của vật mẫu này. Cuối cùng thời gian tạo nên hình ảnh cũng đủ dài (khoảng 1 giây) để các nhà nghiên cứu có thể quan sát việc hình thành và phân rã của các cấu trúc đang được viên pin sử dụng.

Miếng sandwich kẹp Lithium

Do kính hiển vi điện tử truyền dẫn này cần các electron từ kính hiển vi phải xuyên qua vật mẫu, nên lớp Carbon Lithium cần phải rất mỏng. Các nhà nghiên cứu sử dụng một dải graphene gồm hai lớp (graphene là một lớp đơn các nguyên tử carbon được sắp xếp theo mô hình tổ ong). Một điện cực nhỏ chứa các ion Lithium được đặt ở một phía của dải graphene.

Một loạt các điện cực như vậy sẽ được đặt dọc dải graphene để đo lường và thiết lập điện thế. Điện thế này được sử dụng để đưa các ion Lithium vào dải graphene và cho phép nó dịch chuyển qua lại. Khi các ion Lithium được tích lũy đủ trên dải graphene, điện trở sẽ sụt giảm, cho phép hình thành nên một điện cực thứ hai – dấu hiệu cho sự xuất hiện Lithium.

Các nhà khoa học phát hiện ra tiềm năng tạo nên pin Lithium mật độ siêu cao từ graphene - Hình 3

Các ion Lithium dịch chuyển giữa hai lớp graphene.

Không khó để thấy các nhà nghiên cứu đã ngạc nhiên như thế nào. Họ nhận ra các ion Lithium dịch chuyển rất nhanh trong khoảng trống giữa hai dải graphene. Khối lượng Lithium cũng cao một cách đáng ngạc nhiên.

Bằng cách giám sát cấu trúc và thành phần nguyên tố, các nhà nghiên cứu nhận ra rằng Lithium không tạo thành hợp chất Carbua Lithium. Thay vào đó, nó tạo thành nhiều lớp tinh thể Lithium với chỉ một lớp ngoài cùng liên kết với Carbon. Nhưng Lithium kim loại không tồn tại ở dạng thường. Thay vào đó, Lithium hình thành nên trạng thái mật độ cao, vốn thường xuất hiện ở nhiệt độ thấp hoặc áp suất rất cao.

Vẫn quá sớm để lạc quan

Cho dù điều này rất thú vị nhưng nó thực sự vẫn chưa cho thấy sự hữu ích. Đầu tiên, Lithium mật độ cao chỉ hình thành giữa hai tấm graphene gần như hoàn hảo, không phải loại graphene bạn có thể mua từ các nhà sản xuất. Quả thật, ở gần những cạnh không hoàn hảo của dải graphene, năng lượng từ các electron của kính hiển vị điện tử cũng đủ để làm sôi kim loại Lithium.

Ngay cả khi chúng ta có đủ lượng graphene chất lượng cao, cũng không chắc lượng Lithium sẽ khuếch tán đủ sâu vào graphene để cho một chu kỳ sạc điện. Không khó để hình dung ra rằng, những ion Lithium đầu tiên có thể kết thành một khối để ngăn các ion Lithium còn lại rời khỏi “miếng sandwich” trên.

Cũng không chắc rằng dải graphene sẽ tồn tại đủ lâu trong quá trình này. Đây cũng là một trong những vấn đề chính với pin có liên quan đến các kim loại Lithium: các điện cực sẽ tự phá hủy sau một số chu kỳ nào đó. Chúng ta vẫn chưa biết liệu graphene có tồn tại lâu hơn các điện cực hiện tại hay không.

Hơn nữa, các nhà nghiên cứu vẫn chưa trình diễn công nghệ pin mới này. Thay vào đó, nó là một ví dụ tuyệt vời cho thấy, việc thực hiện các thí nghiệm cần thiết có thể dẫn tới các khám phá thú vị như thế nào. Và nếu chúng ta may mắn, cuối cùng điều đó có thể giúp chúng ta tạo ra những loại pin tốt hơn.

Theo GenK

Thứ quý giá nhất từ chiếc điện thoại cũ là gì?

Điện thoại di động cũ, máy tính, iPad hỏng giờ không được gọi là rác thải nữa mà là các 'mỏ quặng trong đô thị'. Các thiết bị này chứa đủ các kim loại từ vàng, bạc, platine, kẽm, chì cobalt, lithium, nikel, đất hiếm...

Người ta đã nhìn thấy nguồn mỏ quặng kim loại quý hiếm và sạch trong các điện thoại di động. Theo AFP, từ năm 2016, người ta ước tính các loại kim loại có trong các thiết bị điện tử gia dụng trên thế giới có giá trị tới 55 tỷ euro, riêng các loại điện thoại di động chiếm 9,4 tỷ euro. Nhìn thấy nguồn lợi này, nhiều nước châu Âu, đặc biệt Pháp đã tính đến việc thành lập hẳn một ngành công nghiệp chiết xuất thu hồi kim loại từ các vật dụng bỏ đi nói trên.

Thứ quý giá nhất từ chiếc điện thoại cũ là gì? - Hình 1

AFP cho biết, tại Bỉ, gần Anvers có hẳn một khu lò luyện kim loại cũ rộng 127 ha giờ được làm thành nơi thu hồi các loại máy tính, điện thoại di động cũ hỏng từ khắp nơi trên thế giới để chiết xuất kim loại. Tổ hợp này sử dụng 1.650 nhân viên mỗi năm, xử lý 500 nghìn tấn rác thải như vậy.

Một quản lý của tổ hợp này cho hay, 35 nghìn điện thoại di động người ta có thể thu hồi được 1kg vàng. Giá trị kim loại của một thiết bị điện tử khoảng từ 80 xu đến 1 euro. Điều này cho thấy nguồn lợi kinh tế của núi rác thải công nghệ hiện đại lớn đến mức nào.

Theo Báo Mới

Bạn thấy bài viết này có hữu ích không?
Có;
Không

Tin liên quan

Tin đang nóng

Hot nhất đêm Giáng sinh: 1 cặp sao hạng A bí mật kết hôn sau 7 năm yêu?Hot nhất đêm Giáng sinh: 1 cặp sao hạng A bí mật kết hôn sau 7 năm yêu?
20:26:55 25/12/2024
Ca sĩ Đàm Vĩnh Hưng nhắn gì cho tỉ phú Mỹ?Ca sĩ Đàm Vĩnh Hưng nhắn gì cho tỉ phú Mỹ?
20:06:14 25/12/2024
Sốc với hình ảnh mới nhất của mỹ nhân gốc Việt đẹp nhất châu ÁSốc với hình ảnh mới nhất của mỹ nhân gốc Việt đẹp nhất châu Á
20:56:57 25/12/2024
Chàng trai "nhàu" như ông lão sau nửa năm đi bộ 3.300km đến Tây TạngChàng trai "nhàu" như ông lão sau nửa năm đi bộ 3.300km đến Tây Tạng
18:30:00 25/12/2024
Cô gái mắc 2 căn bệnh ung thư từ chối chàng trai tỏ tình mình 9 lần và cái kếtCô gái mắc 2 căn bệnh ung thư từ chối chàng trai tỏ tình mình 9 lần và cái kết
20:02:22 25/12/2024
Sự thật chấn động bản hit 600 triệu view Vpop, hóa ra chỉ là sản phẩm "lừa dối"Sự thật chấn động bản hit 600 triệu view Vpop, hóa ra chỉ là sản phẩm "lừa dối"
21:13:06 25/12/2024
Con gái đi lấy chồng vô tình xem camera, nghe bố nói câu này liền tức tốc về nhàCon gái đi lấy chồng vô tình xem camera, nghe bố nói câu này liền tức tốc về nhà
18:25:41 25/12/2024
Diễn viên Thanh Trúc trải lòng hành trình 5 lần thụ tinh ống nghiệm để có conDiễn viên Thanh Trúc trải lòng hành trình 5 lần thụ tinh ống nghiệm để có con
18:08:34 25/12/2024

Tin mới nhất

Các 'siêu phẩm' điện thoại sẽ gây bão trong năm 2023

Các 'siêu phẩm' điện thoại sẽ gây bão trong năm 2023

21:01:27 21/12/2022
Chỉ còn hơn 1 tuần nữa là năm 2022 sẽ khép lại, giới công nghệ lại tiếp tục chờ đợi về những siêu phẩm sẽ gây bão trong ngành công nghiệp điện thoại thông minh vào năm 2023
Apple sản xuất MacBook ở Việt Nam giữa năm 2023 sau AirPods, Apple Watch, iPad

Apple sản xuất MacBook ở Việt Nam giữa năm 2023 sau AirPods, Apple Watch, iPad

18:01:45 21/12/2022
Apple lên kế hoạch lần đầu chuyển một số hoạt động sản xuất MacBook sang Việt Nam vào năm 2023. Động thái này diễn ra khi Apple tiếp tục đa dạng hóa cơ sở sản xuất khỏi Trung Quốc trong bối cảnh căng thẳng công nghệ Mỹ - Trung leo thang
Vì sao ngày càng nhiều người mua thiết bị Apple tân trang?

Vì sao ngày càng nhiều người mua thiết bị Apple tân trang?

17:01:45 21/12/2022
Mua thiết bị Apple tân trang hoặc đã qua sử dụng đang ngày càng được nhiều người lựa chọn như là biện pháp tiết kiệm chi tiêu và tiếp cận các sản phẩm mới
Cách Samsung dần khiến Galaxy Z Flip4 trở nên gần gũi hơn với giới trẻ

Cách Samsung dần khiến Galaxy Z Flip4 trở nên gần gũi hơn với giới trẻ

16:01:41 21/12/2022
Độc đáo, bắt trend nhanh và cho phép tùy biến mọi thứ theo cá tính, còn ai hiểu và chiều giới trẻ hơn Galaxy Z Flip4?
MacBook Air M1 chỉ còn 21,79 triệu đồng

MacBook Air M1 chỉ còn 21,79 triệu đồng

09:44:41 21/12/2022
Cuối năm, MacBook Air M1 tiếp tục giảm về mức giá rẻ nhất từ trước đến nay, tiếp tục giảm đến 500.000 đồng so với cuối tháng 11, nâng tổng mức giảm lên đến 7 triệu đồng so với giá niêm yết
Không muốn laptop hỏng khi bị đổ nước vào, đây là dòng máy mà bạn cần

Không muốn laptop hỏng khi bị đổ nước vào, đây là dòng máy mà bạn cần

09:39:44 21/12/2022
Laptop khi bị đổ nước vào thường sẽ có tỷ lệ hỏng hóc rất cao. Vậy liệu có giải pháp nào cho vấn đề này không? Hiện nay, kháng nước đã trở thành tính năng không thể thiếu trên smartphone, đặc biệt là các dòng máy cao cấp. Tuy nhiên, tín...
OPPO Find N2 Flip sẽ sớm có mặt tại Việt Nam

OPPO Find N2 Flip sẽ sớm có mặt tại Việt Nam

09:36:32 21/12/2022
OPPO đã tung ra một chiếc smartphone màn hình gập mới có tên Find N2 Flip, là chiếc smartphone gập hoàn toàn mới. Sự xuất hiện của Find N2 Flip mang tới cho người dùng một sự lựa chọn smartphone gập bên cạnh các thương hiệu khác
Smartphone mạnh bậc nhất thế giới, sạc 80W,màn hình 144Hz, giá rẻ bất ngờ

Smartphone mạnh bậc nhất thế giới, sạc 80W,màn hình 144Hz, giá rẻ bất ngờ

09:32:23 21/12/2022
ZTE Nubia Z50 sở hữu hàng loạt ưu điểm nổi bật nhưng giá bán chỉ từ 2.999 Nhân dân tệ (tương đương 10,19 triệu đồng)
Ảnh chi tiết Vivo Y02: Pin 5.000 mAh, RAM 23 GB, giá 2,79 triệu đồng tại Việt Nam

Ảnh chi tiết Vivo Y02: Pin 5.000 mAh, RAM 23 GB, giá 2,79 triệu đồng tại Việt Nam

09:31:11 21/12/2022
Vivo Y02 có giá bán 2,79 triệu đồng ở thị trường Việt Nam. Máy có ưu điểm gì để so kè với Xiaomi Redmi 10A, Nokia G11 Plus. Samsung Galaxy A04?
Apple có thể sản xuất Mac Pro tại Việt Nam

Apple có thể sản xuất Mac Pro tại Việt Nam

09:29:20 21/12/2022
Phiên bản mới của Mac Pro - máy tính cao cấp nhất của Apple - dự kiến được chuyển nhà máy sản xuất từ Mỹ sang Việt Nam
Công bố ngày ra mắt chính thức OnePlus 11

Công bố ngày ra mắt chính thức OnePlus 11

09:18:27 21/12/2022
Kết thúc năm 2022, mùa ra mắt điện thoại thông minh năm 2023 sắp bắt đầu. Theo thông báo mới nhất, OnePlus 11 sẽ là thiết bị đầu tiên được phát hành vào năm 2023
Oppo ra bộ đôi smartphone gập Find N2

Oppo ra bộ đôi smartphone gập Find N2

09:51:00 20/12/2022
Find N2 Flip là chiếc smartphone màn hình gập vỏ sò đầu tiên của Oppo. Về thiết kế, Find N2 Flip sử dụng chung kiểu dáng màn hình gập linh hoạt dạng vỏ sò , giống với Galaxy Z Flip4, RAZR 2022 hay Huawei P50 Pocket... Máy có mặt lưng ho...

Có thể bạn quan tâm

Hot nhất Weibo: Lưu Diệc Phi lộ ảnh hẹn hò với nam thần hạng A kém tuổi vào đêm Giáng sinh

Hot nhất Weibo: Lưu Diệc Phi lộ ảnh hẹn hò với nam thần hạng A kém tuổi vào đêm Giáng sinh

Sao châu á

23:01:36 25/12/2024
Theo Sohu, công chúng nghi ngờ Lưu Diệc Phi và Lý Hiện phim giả tình thật bởi trước đó, cả hai từng bị bắt gặp dùng chung xe.
4 cặp đôi cổ trang Hoa ngữ xuất sắc nhất năm 2024: Một mỹ nhân sở hữu phong thái đỉnh hàng đầu Cbiz

4 cặp đôi cổ trang Hoa ngữ xuất sắc nhất năm 2024: Một mỹ nhân sở hữu phong thái đỉnh hàng đầu Cbiz

Hậu trường phim

22:58:45 25/12/2024
2024 đang bước vào những ngày cuối cùng và giờ là lúc chúng ta cùng nhau điểm lại những cặp đôi cổ trang để lại nhiều ấn tượng nhất trên màn ảnh Hoa ngữ trong suốt 1 năm qua.
Louis Phạm gặp tai nạn xe, người va chạm có phản ứng bất ngờ

Louis Phạm gặp tai nạn xe, người va chạm có phản ứng bất ngờ

Sao thể thao

22:47:03 25/12/2024
Ngày 24/12, cựu VĐV TDDC Phạm Như Phương (nickname Louis Phạm) thu hút sự chú ý của cộng đồng mạng khi chia sẻ chuyện cô gặp nạn nhỏ trên đường đi chụp ảnh thẻ
"Nữ hoàng cảnh nóng" cay đắng, bị bệnh tâm thần vì yêu, U50 tìm an yên, chữa lành trong nhà vườn 6000m2

"Nữ hoàng cảnh nóng" cay đắng, bị bệnh tâm thần vì yêu, U50 tìm an yên, chữa lành trong nhà vườn 6000m2

Sao việt

22:42:29 25/12/2024
Dù hiện tại đã bước vào tuổi U50, nhưng khi nhắc đến Kiều Trinh, khán giả vẫn nhớ đến biểu tượng gợi cảm của màn ảnh Việt một thời.
Thùy Dung: Đến với nhạc Pháp là cái duyên

Thùy Dung: Đến với nhạc Pháp là cái duyên

Nhạc việt

22:22:27 25/12/2024
Trong thời khắc chuyển giao giữa năm cũ và năm mới, ca sĩ nhạc Pháp - Thùy Dung có dịp nhìn lại năm 2024 của mình với nhiều điều đáng tự hào.
'Kính vạn hoa: Bắt đền con ma': Hoài niệm nhưng còn nhiều tiếc nuối

'Kính vạn hoa: Bắt đền con ma': Hoài niệm nhưng còn nhiều tiếc nuối

Phim việt

22:07:29 25/12/2024
Phần phim điện ảnh Kính vạn hoa chuyển thể từ tiểu thuyết cùng tên của nhà văn Nguyễn Nhật Ánh, lấy cảm hứng từ hai tập phim truyền hình Bắt đền hoa sứ và Con mả con ma .
Người đàn ông rơi từ tầng cao chung cư xuống đất tử vong ở TPHCM

Người đàn ông rơi từ tầng cao chung cư xuống đất tử vong ở TPHCM

Tin nổi bật

22:05:03 25/12/2024
Gần 20h hôm nay (25/12), Công an quận Bình Tân (TPHCM) mới hoàn tất khám nghiệm hiện trường vụ người đàn ông tử vong tại chung cư trên đường số 1, phường Bình Hưng Hòa B. cao xuống.
Cựu nhân viên cáo buộc Sean 'Diddy' Combs xóa bằng chứng phạm tội

Cựu nhân viên cáo buộc Sean 'Diddy' Combs xóa bằng chứng phạm tội

Sao âu mỹ

21:58:44 25/12/2024
Theo đơn kiện, một cựu nhân viên của Sean Diddy Combs cáo buộc ông trùm âm nhạc đã giao cho nhân viên này tổ chức các bữa tiệc tình dục và chịu trách nhiệm dọn dẹp sau đó.
Chuyên gia phân tích những lợi ích của Thổ Nhĩ Kỳ ở Syria

Chuyên gia phân tích những lợi ích của Thổ Nhĩ Kỳ ở Syria

Thế giới

21:41:32 25/12/2024
Ông Yolcu giải thích điều đó sẽ giúp ổn định khu vực biên giới, với ít mối nguy hiểm hơn từ lực lượng dân quân người Kurd (YPG) của Syria, tránh gây bất ổn và áp lực từ vấn đề di cư khi người Syria tràn vào lãnh thổ Thổ Nhĩ Kỳ.
Bắt đối tượng cầm đầu đường dây vận chuyển ma túy qua đường hàng không

Bắt đối tượng cầm đầu đường dây vận chuyển ma túy qua đường hàng không

Pháp luật

21:32:27 25/12/2024
Tối 25/12, Cơ quan CSĐT Công an huyện Diễn Châu (Nghệ An) cho biết, vừa khởi tố đối tượng Lê Tiến Đức (21 tuổi, trú huyện Quỳnh Lưu) vì vận chuyển trái phép 2kg ma túy.
Bài toán Olympia khiến nhiều người nghi ngờ về khả năng học toán của mình, nghe cách giải của MC mới ngã ngửa

Bài toán Olympia khiến nhiều người nghi ngờ về khả năng học toán của mình, nghe cách giải của MC mới ngã ngửa

Netizen

21:29:18 25/12/2024
Olympia là chương trình hàng đầu dành cho các bạn trẻ có niềm đam mê với tri thức. Một đặc điểm của cuộc thi này là có rất nhiều câu hỏi hóc búa