Giới khoa học tìm kiếm loạt giải pháp thay thế pin lithium

Theo dõi VGT trên

Thế giới đang chạy đua tìm kiếm các giải pháp thay thế pin lithium-ion, đón trước viễn cảnh nhu cầu pin loại này sẽ tăng gấp 60 lần chỉ trong vòng 2 thập kỷ.

Giới khoa học tìm kiếm loạt giải pháp thay thế pin lithium - Hình 1
Một nhân viên của Volkswagen tiến hành thử nghiệm pin tại cơ sở sản xuất pin ô tô điện, vào ngày 18/5/2022 tại Salzgitter, Đức. Ảnh: Getty Images

Việc sử dụng các nguyên tố như lithium, coban và niken để sản xuất pin đã cho thấy sự phụ thuộc của thế giới vào các vật liệu độc hại khan hiếm và đắt đỏ. Trong khi đó, việc khai thác và xử lý chúng cũng gây ra nhiều vấn đề về môi trường. Cần hai triệu lít nước để chiết xuất 1.000 kg lithium.

Chính vì vậy, các nhà nghiên cứu đang khẩn trương tìm kiếm các vật liệu thay thế có nguồn cung dồi dào, có thể tái tạo, p.hân h.ủy sinh học, an toàn, chi phí thấp và ít tác động đến môi trường. Theo dự báo của Liên minh Châu Âu, giải pháp có thể đã gần kề, với natri và canxi – hai nguyên tố dồi dào đang được nghiên cứu để chuẩn bị cho viễn cảnh nhu cầu lithium sẽ tăng gấp 60 lần trong hai thập kỷ.

Hiện nay, có hai thách thức lớn mà xã hội đối mặt đó là: điện khí hóa phương tiện di chuyển và lưu trữ năng lượng tái tạo để cung cấp điện liên tục.

John Abou-Rjeily, nhà nghiên cứu tại Tiamat Energy, thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp (CNRS), nơi phát triển và sản xuất nguyên liệu natri, cho biết: “Không có đủ pin ion lithium, coban và niken để đáp ứng nhu cầu của mọi người”.

Vị tiến sĩ vật lý và hóa học vật liệu này đang nghiên cứu khả năng của natri – một trong những nguyên tố hóa học phổ biến nhất trong lớp vỏ Trái đất, cũng là nguyên liệu an toàn hơn và rẻ hơn so với lithium.

Video đang HOT

Tuy nhiên, vật liệu từ natri đòi hỏi nhiều không gian hơn, đó là lý do tại sao pin từ natri chưa phù hợp với các thiết bị rất nhỏ. Chúng cũng không thể cạnh tranh với hệ thống lưu trữ nhiên liệu hiện tại mang lại cho ô tô điện, nhưng có thể đóng vai trò thay thế trên các tuyến đường ngắn. Ông Abou-Rjeily giải thích: “Mặc dù tôi chưa bao giờ thách thức phạm vi hoạt động 500 km của pin lithium-ion, nhưng loại pin natri-ion này có thể cạnh tranh hơn đối với xe điện chạy quãng đường ngắn và trung bình”.

Các nhà khoa học cho rằng, một sự thay đổi nhận thức sẽ thúc đẩy hơn nữa việc ứng dụng natri như một giải pháp thay thế, vì nó sẽ cho phép công nghệ này được triển khai ngay tại nhà và nơi làm việc dưới dạng hệ thống lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo. Đây là mục tiêu được theo đuổi bởi Magdalena Graczyk-Zajac, giáo sư thỉnh giảng tại Đại học Kỹ thuật Darmstadt ở Đức, đồng thời là thành viên của dự án SIMBA Châu Âu, một sáng kiến ​​do EU tài trợ nhằm phát triển pin natri-ion cho gia đình và sẽ kết thúc giai đoạn nghiên cứu đầu tiên vào tháng 6.

Nhà nghiên cứu Graczyk-Zajac cam kết tìm cách lưu trữ năng lượng được thu bởi các tấm quang điện tại gia đình trong pin gia dụng ion natri có thể sạc lại. Phương pháp này sẽ cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà và sạc xe điện của cư dân với mức giảm chi phí đáng kể. Bà nói: “Bạn có thể được lái ô tô miễn phí [năng lượng] từ 8 – 9 tháng trong năm”.

Hiện tại, một nguyên mẫu đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Một phần của pin, cực dương, được làm từ carbon cứng, có thể được sản xuất từ ​​gỗ hoặc chất thải sinh học. Phần còn lại, cực âm, có thể được làm bằng vật liệu gọi là “Prussian white” (PW)- hợp chất hóa học giàu natri, một trong những nguyên tố kim loại phổ biến nhất.

Giới khoa học tìm kiếm loạt giải pháp thay thế pin lithium - Hình 2
Pin ion-Natri. Ảnh: Energysource

Trung tâm nghiên cứu CIC energiGUNE của Tây Ban Nha đang có bước phát triển riêng trong lĩnh vực này, họ đã tạo ra cực dương kim loại natri có độ dày chỉ 7 micron (mỏng hơn 70 lần so với cực dương hiện tại) nhờ ứng dụng quá trình bay hơi vật lý. Theo CIC energiGUNE, bước tiến này mở ra cơ hội sản xuất pin thể rắn linh hoạt với cực dương natri mỏng, một giải pháp thay thế an toàn hơn, rẻ hơn và nhỏ gọn hơn cho các loại pin hiện tại có chất điện phân lỏng sử dụng than chì.

Montse Galcerán, nhà nghiên cứu chính của dự án trên, giải thích: “Natri không thể dễ dàng dát mỏng do kết cấu dính của nó, tương tự như nhựa dẻo. Cho đến nay, phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để cuộn một khối natri cũng cơ bản như xử lý nó bằng búa, nhưng điều này có nghĩa là không thể thu được một tấm mỏng và đồng nhất, và do đó, có một lượng lớn natri chưa được sử dụng trong pin. Nhưng nhờ phương pháp bốc hơi, chúng tôi đã vượt qua được trở ngại đó”.

Việc làm mỏng cực dương này cho phép các nhà nghiên cứu giảm lượng natri cần thiết cũng như giảm chi phí, trọng lượng và kích thước của pin, đồng thời tăng mật độ năng lượng (dung lượng lưu trữ lớn hơn) và độ an toàn.

Một nguyên tố khác được sử dụng thay thế lithium là canxi. “Nó là một trong những nguyên tố có nhiều nhất trong lớp vỏ Trái đất và nó không tập trung ở những khu vực địa lý cụ thể như lithium”, bà Rosa Palacín, từ Viện Khoa học Vật liệu Barcelona (ICMAB-CSIC) và là thành viên của dự án CARBAT, cho biết và nói thêm rằng nếu nguyên liệu thô rẻ thì pin cũng có thể rẻ.

Sử dụng canxi làm điện cực âm mang lại lợi thế hơn so với than chì trong pin lithium-ion vì nó có khả năng tích lũy mật độ năng lượng trên mỗi kg lớn hơn so với pin lithium thông thường. Loại pin này cũng tạo thành các cấu trúc cứng nhỏ gọi là đuôi gai và có thể gây đoản mạch hoặc phát nổ sau nhiều lần sử dụng.

“Khi canxi đi qua chất điện phân, hai electron sẽ chảy ra ngoài, thay vì một như trong trường hợp của lithium. Có thể giả định rằng pin có cùng kích thước sẽ mang lại khả năng tự chủ cao hơn nếu được sử dụng trong xe điện, miễn là tìm được điện cực dương phù hợp”, bà Palacín giải thích.

Các nhà nghiên cứu khác từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch còn đang tìm kiếm một loại pin được làm từ cực dương nhôm và cực âm lưu huỳnh. Nhôm thậm chí còn dồi dào hơn canxi nhưng việc kết hợp nó vào pin cũng gây ra những khó khăn tương tự.

“Tất cả các vật liệu được sử dụng đều rẻ. Nhôm, lưu huỳnh, chất điện phân và urê rất rẻ. Ngay cả polyme cũng vậy”, nhà nghiên cứu Juan Lastra, người bảo vệ việc sử dụng phương pháp này để phục vụ lưu trữ năng lượng từ công viên gió hoặc mặt trời, cho biết.

Trung Quốc tiết lộ công nghệ mới tăng t.uổi thọ pin lên 16 năm, mở ra cách mạng với xe điện

Mới đây, một công ty phát triển pin của Trung Quốc đã tiết lộ một công nghệ pin cải tiến dành cho xe điện (EV) với bảo hành t.uổi thọ lên tới 16 năm và hoạt động với tổng quãng đường 1,5 triệu km.

Trung Quốc tiết lộ công nghệ mới tăng t.uổi thọ pin lên 16 năm, mở ra cách mạng với xe điện - Hình 1
Mẫu xe điện tại triển lãm ô tô ở tỉnh Quảng Đông, Trung Quốc ngày 16/6/2023. Ảnh: THX/TTXVN

Công nghệ này có thể tạo ra một loại pin hoạt động tốt hơn cả những loại pin lithium-ion tốt nhất hiện có.

Theo một thông báo hồi tháng 4 của công ty phát triển pin Contemporary Amperex Technology (CATL), pin sẽ không mất quá 20% công suất lúc đầu khi đi được 1,5 triệu km trong trường hợp được bảo dưỡng thích hợp. Độ ổn định phân tử kết hợp với những cải tiến trong hệ thống quản lý pin và quản lý nhiệt của CATL cho phép pin lithium-kim loại photphat (LFP) mới kéo dài t.uổi thọ tới 16 năm và pin không bị chai bất kỳ % nào sau 1.000 lần sạc đầu tiên.

Mặc dù LFP là cũng là pin lithium-ion nhưng có nhiều khác biệt và ưu điểm vượt trội hơn so với pin lithium-ion truyền thống. Pin này không cần các kim loại quý hiếm để sản xuất vì nguyên liệu cấu thành dễ tìm. Loại pin này cũng ổn định nhiệt ở mức tốt và an toàn vì không bắt lửa.

Dự kiến, CALT sẽ sản xuất và cung cấp loại pin LFP mới cho các xe tải điện và xe buýt điện của Yutung - một trong những thương hiệu sản xuất xe buýt lớn nhất tại Trung Quốc.

Trước đó, Yutung đã giới thiệu một loại pin khác có t.uổi thọ 10 năm và đi được quãng đường 1 triệu km.

Xét về mặt cải tiến, loại pin mới của CATL đảm bảo độ bền cực cao. Nó có thể đóng vai trò là nhân tố thay đổi trò chơi trong bối cảnh tốc độ tăng trưởng của xe điện là liên tục. Loại pin mới có thể giảm đáng kể chi phí vận hành và đồng thời mở rộng phạm vi hoạt động của xe điện khi lái xe đường dài. Bên cạnh đó, việc không phải thay pin thường xuyên sẽ hạn chế được tình trạng lãng phí do phải sử dụng tài nguyên để sản xuất pin mới. Để sản xuất pin cho xe điện, các nhà sản xuất phải khai thác lithium, coban và các kim loại khác từ lòng đất - một phần nguyên nhân khiến Trái Đất nóng lên.

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

Tin liên quan

Tiêu điểm

Bị cấm bay vì chiêu trò đóng gói hành lý xách tay không thể ngờ tới
18:39:14 19/06/2024
Chủ tịch Trung Quốc kêu gọi huy động mọi nỗ lực chống hạn hán và lũ lụt
15:11:18 19/06/2024
'Sóng gió' bủa vây Johnson & Johnson
07:30:11 20/06/2024
Nắng nóng gây c.hết người có thể tăng gấp 35 lần tại Mỹ, Mexico và Trung Mỹ
07:59:58 21/06/2024
Cháy tại công ty dược phẩm Novo Nordisk ở Đan Mạch
18:59:01 19/06/2024
Loài chim quý hiếm mở rộng vùng sinh sống ở Trung Quốc
19:01:22 19/06/2024
NATO đầu tư vào các công ty công nghệ
13:57:25 19/06/2024
Trung Quốc nhắm vào thịt lợn từ EU để trả đũa việc Brussels tăng thuế ô tô điện
14:11:52 19/06/2024

Tin đang nóng

Mỹ nhân "không ai dám đắc tội" U40 xuống sắc đáng tiếc, sự nghiệp tụt dốc vì bị bạn trai rao bán c.lip n.óng
06:40:54 21/06/2024
Sau sinh, tôi đưa con về nhà mẹ đẻ, ở chưa đầy tháng chị dâu đã vùng vằng bỏ đi, anh trai liền quát một câu khiến tôi rùng mình
07:46:52 21/06/2024
Câu Chuyện Hoa Hồng phá nát nguyên tác lại được khen hết lời, cứu Lưu Diệc Phi khỏi cảnh cả đời làm tiểu tam
06:06:15 21/06/2024
Chồng đưa cho vợ 5 triệu/tháng nhưng giọng "ra lệnh" như thể 50 triệu, tối hôm kia bỗng dưng anh bàn thêm một việc khiến tôi tức ứa gan
07:53:45 21/06/2024
Cuộc sống viên mãn của Bảo Thy sau 5 năm kết hôn
07:01:25 21/06/2024
Phát hiện cặp đôi mới Vbiz: Tình tứ lộ liễu giữa sự kiện, nóng nhất là khoảnh khắc đụng mặt người cũ!
06:57:24 21/06/2024
Phim của Song Seung Hun lép vế khi đối đầu 'Connection' của Ji Sung
06:09:15 21/06/2024
Quang Linh Vlogs lên tiếng khi bị chồng Hằng Du Mục ghen
10:23:14 21/06/2024

Tin mới nhất

Kỷ niệm lần đầu tác nghiệp trong mùa hoa anh đào nở muộn

07:48:33 21/06/2024
Trước đây, mỗi năm chúng tôi đều chụp những bộ ảnh về hoa anh đào, vì vậy khi nhận được chỉ đạo, chúng tôi nghĩ rằng chỉ cần xem dự báo của cơ quan khí tượng, xác định ngày và địa điểm rồi đi tác nghiệp, nhiệm vụ vô cùng đơn giản.

Thế giới đối mặt với nắng nóng thiêu đốt đầu mùa hè 2024

07:41:30 21/06/2024
Theo Cơ quan thời tiết quốc gia Mỹ, các khu vực ở Trung Tây và Đông Bắc nước Mỹ cũng đang chìm trong nắng nóng gay gắt, buộc nhà chức trách ban bố cảnh báo nắng nóng có thể gây nguy hiểm đối với sức khỏe người dân.

EU và Ukraine gia hạn thỏa thuận về tự do hóa vận tải đường bộ

07:36:37 21/06/2024
Theo thỏa thuận, EU hủy bỏ quy định về nghĩa vụ đối với các công ty vận tải Ukraine phải xin giấy phép đặc biệt để vận chuyển hàng hóa trong EU và đơn giản hóa thủ tục công nhận giấy tờ lái xe của Ukraine.

Hezbollah phóng hàng loạt rocket về phía Bắc Israel

07:34:15 21/06/2024
Trong thông báo, lực lượng này cho biết đã phóng rocket nhắm vào doanh trại của Israel, nhằm đáp trả vụ oanh kích mà Israel nhắm vào làng Deir Kifa ở phía Nam Liban, khiến một thành viên của Hezbollah t.hiệt m.ạng.

Iran phản ứng khi Canada liệt Vệ binh Cách mạng vào danh sách k.hủng b.ố

07:18:49 21/06/2024
Cùng với đó, tất cả tài sản của lực lượng này ở quốc gia Bắc Mỹ này sẽ bị phong tỏa và bất kỳ ai ở Canada và người Canada ở nước ngoài cố ý xử lý tài sản này sẽ phạm tội hình sự.

Israel phát hiện xác tàu biển cổ xưa nhất

07:16:50 21/06/2024
Chuyên gia Sharvit cũng cho biết từ trước tới nay, giới khảo cổ chỉ phát hiện 2 xác tàu đắm chở hàng hóa cuối thời kỳ đồ Đồng trên Địa Trung Hải, đều được tìm thấy ngoài khơi bờ biển Thổ Nhĩ Kỳ.

Tòa án ra lệnh tiếp tục giam giữ đối tượng nghi tấn công Thủ tướng Đan Mạch

06:55:45 21/06/2024
Đối tượng người Ba Lan, 39 t.uổi, bị nghi tấn công bà Frederiksen ngày 7/6 vừa qua tại trung tâm thủ đô Copenhagen, khiến bà bị thương nhẹ ở cổ. Cảnh sát đã lập tức bắt giữ đối tượng.

Mỹ ước tính số con tin Israel bị Hamas bắt giữ vẫn còn sống

06:52:19 21/06/2024
Trong số khoảng 250 người bị Hamas bắt làm con tin vào ngày 7/10 năm ngoái, chỉ có 120 người được cho là vẫn bị Hamas giam giữ ở Gaza, một số người trong số họ đã c.hết trong thời gian bị giam giữ.

Ngân hàng trung ương Anh giữ nguyên lãi suất chủ chốt ở mức 5,25%

06:47:42 21/06/2024
BoE đang duy trì lãi suất ở mức 5,25%, trong khi đặt mục tiêu duy trì lạm phát ở mức 2%. Tuy nhiên, cơ quan này cho rằng lạm phát có thể sẽ quay trở lại mức 3% vào cuối năm nay trước khi giảm trở lại vào năm tới, xuống còn 2%.

Trung Quốc có thể áp thuế chống bán phá giá tạm thời đối với thịt lợn nhập khẩu từ EU

06:35:27 21/06/2024
Theo đó, cuộc điều tra tập trung vào thịt lợn và phụ phẩm từ lợn có nguồn gốc từ EU từ ngày 1/1/2023 đến ngày 31/12/2023. Cuộc điều tra dự kiến kết thúc trước ngày 17/6/2025, nhưng có thể kéo dài thêm nửa năm trong những trường hợp đặc ...

Nhật Bản: Căng thẳng cuộc đua giành chức Thống đốc Tokyo

06:14:44 21/06/2024
Cả hai nữ ứng cử viên độc lập này đều cam kết tăng cường hỗ trợ người dân nuôi dạy trẻ để giải quyết tỷ lệ sinh thấp quanh năm ở thủ đô, trong bối cảnh Nhật Bản phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nhân khẩu học.

Hơn 30% dân số Mỹ bị ảnh hưởng sau sự cố tàu trật bánh ở bang Ohio

06:12:31 21/06/2024
Kết quả cho thấy vụ tàu trật bánh gây ra thảm họa ô nhiễm lớn hơn nhiều so với dự đoán ban đầu. Phạm vi ảnh hưởng trải dài từ vùng Trung Tây nước Mỹ đến vùng Đông Bắc và có thể xa hơn về phía Nam đến bang North Carolina.

Có thể bạn quan tâm

Vì sao gọi Luang Prabang của Lào là thị trấn 'ngừng trôi'?

Du lịch

11:34:10 21/06/2024
Lọt top 50 thị trấn nhỏ đẹp nhất thế giới theo Tạp chí du lịch CN Traveller, Luang Prabang vẫn gìn giữ được vẻ đẹp của vùng đất hàng trăm năm t.uổi.

Tai nạn liên hoàn trên cao tốc TPHCM - Trung Lương, 11 người nhập viện cấp cứu

Tin nổi bật

11:33:33 21/06/2024
Tai nạn liên hoàn giữa 3 ô tô trên cao tốc TPHCM - Trung Lương đoạn qua địa phận tỉnh T.iền Giang đã khiến 11 người phải nhập viện cấp cứu.

Phía Kiều Chi có động thái gì khi bị RayO đ.ánh bản quyền cover ca khúc "Cẩm tú cầu"?

Nhạc việt

11:32:38 21/06/2024
Những ngày vừa qua, thông tin về việc TikToker Kiều Chi bị phía nam ca sĩ RayO đ.ánh bản quyền video cover ca khúc Cẩm tú cầu gây chú ý.

Ahn Jae Hyun gây bão với MV đam mỹ, Goo Hye Sun có ngay chiêu trò giật spotlight bằng được?

Sao châu á

11:31:32 21/06/2024
Khi Ahn Jae Hyun đang là tâm điểm trên MXH, Goo Hye Sun lại có động thái được cho là chiêu trò để giật spotlight của chồng cũ.

Tử vi 12 con giáp hôm nay ngày 21/6/2024

Trắc nghiệm

11:29:23 21/06/2024
Tử vi 12 con giáp thứ Sáu, ngày 21/6/2024 nói rằng: T.uổi Sửu gặp nhiều may mắn, sự nghiệp tốt đẹp, tình cảm êm đềm; t.uổi Tỵ cẩn thận có thể gặp một số

Thăm con riêng tại Hà Nội bị phạt 4 triệu đồng, người đàn ông ở TP HCM kiện chủ tịch quận

Pháp luật

11:26:04 21/06/2024
TAND TP Hà Nội vừa đưa vụ án hành chính giữa người khởi kiện là Phạm Văn Hoà (SN 1972, trú tại quận 1, TP TP HCM) và người bị kiện là Chủ tịch UBND quận Nam Từ Liêm, TP Hà Nội.(Tên người khởi kiện, người liên quan trong vụ việc đã được ...

Cô gái vội uống nước, nuốt luôn phải vòng nắp chai

Sức khỏe

11:11:54 21/06/2024
Theo bác sĩ Hiếu, hằng năm đơn vị này tiếp nhận rất nhiều trường hợp dị vật thực quản bao gồm các ca dị vật là dụng cụ sinh hoạt như răng giả, vỏ thuốc, tăm, nút chai... cho tới các ca dị vật bã thức ăn.

Lươn không có độc, vậy tại sao rắn không dám đụng tới?

Lạ vui

11:06:25 21/06/2024
Ở dưới nước, lươn có thể di chuyển linh hoạt, thể hiện sự nhanh nhẹn và cảnh giác đáng kinh ngạc dù đang tìm kiếm thức ăn hay trốn tránh thiên địch.

Đôi vợ chồng 9x "hô biến" mảnh đất bỏ trống thành căn nhà cổ tích trên thảo nguyên

Sáng tạo

10:48:56 21/06/2024
Từ mảnh đất trống của gia đình ở Lâm Đồng, đôi vợ chồng trẻ dựng căn nhà gỗ xinh đẹp làm nơi nghỉ ngơi cho cả nhà.

Không tốn thời gian đứng bếp, thịt ba chỉ đem nấu trong nồi cơm điện thế này là có món ăn ngon hết sảy!

Ẩm thực

10:46:06 21/06/2024
Sự hấp dẫn của món ăn này nằm ở kết cấu độc đáo và hương vị nhiều lớp. Đầu tiên bạn sẽ cảm nhận được độ giòn của da, sau đó đến độ mềm của thịt và cuối cùng là vị đậm đà, ngọt ngào của nước sốt.

2024 VCT Challengers Vietnam Split 2: Nhọc nhằn thắng 2-1, Rapid Lofi đẩy Crocodile Tears xuống nhánh 0-2

Mọt game

10:45:04 21/06/2024
TEAR chọn Lotus, RLF chọn Haven và Icebox là bản đồ quyết định. Trong bản đồ đầu tiên, RLF được thi đấu Phòng thủ trước và liên tục hóa giải các tình huống tấn công của TEAR.