Kỷ lục hoạt động mới của pin điện
Thứ năm, 17/01/2013 - 11:12
Trung tâm máy gia tốc tuyến tính ở Đại học Standford (SLAC) tại đã lập kỷ lục thế giới trong lĩnh vực dự trữ năng lượng, sử dụng thiết kế “hình quả trứng” nhằm dự trữ năng lượng trong các ca-tốt lưu huỳnh
Trung tâm máy gia tốc tuyến tính ở Đại học Standford (SLAC) tại đã lập kỷ lục thế giới trong lĩnh vực dự trữ năng lượng, sử dụng thiết kế “hình quả trứng” nhằm dự trữ năng lượng trong các ca-tốt lưu huỳnh của một pin sạc lithium ion gấp năm lần so với công nghệ thương mại hiện nay. Ca-tốt này cũng duy trì được hiệu suất hoạt động cao sau 1000 sạc/ xả pin. Phát minh này mở đường cho những thế hệ pin mới nhẹ hơn, bền hơn để sử dụng trong các thiết bị điện, điện tử di động.
Vấn đề ca-tốt lưu huỳnh
Các pin lithium ion hoạt động nhờ di chuyển các ion Liti giữa hai điện cực ca-tốt và anốt. Khi sạc pin, các ion và electron đi vào anốt, tạo ra một dòng điện có thể chạy các thiết bị khác nhau. Khi xả pin, các ion và electron chạy vào ca-tốt. Pin lithium hiện nay dữ được khoảng 80% công suất ban đầu sau 500 lần sạc/xả pin.
Các nhà nghiên cứu biết rằng lưu huỳnh về mặt lý thuyết có thể dự trữ nhiều ion Liti hơn, vì thế cho nhiều năng lượng hơn so với các vật liệu làm ca-tốt thông thường. Tuy nhiên có hai vấn đề khó khăn. Khi các ion liti đi vào ca-tốt lưu huỳnh trong quá trình xả pin, chúng kết hợp với phân tử lưu huỳnh tạo thành một hợp chất trung gian rất quan trọng cho hoạt động của ca-tốt, nhưng hợp chất này bị phân hủy, giới hạn khả năng dự trữ năng lượng của ca-tốt. Trong khi đó, dòng ion chảy vào khiến ca-tốt to lên 80%. Khi các nhà khoa học sử dụng công nghệ bảo vệ để giữ hợp chất trung gian khỏi bị phân hủy, ca-tốt to lên và làm vỡ lớp bảo vệ.
Giải pháp hình quả trứng
Điểm mới của phát minh này là làm một ca-tốt dạng hạt nanô, mỗi một hạt lưu huỳnh nhỏ được bao bọc bởi một vỏ cứng hợp chất titan-oxit như một lòng đỏ trong quả trứng. Giữa lòng đỏ và lớp vỏ là lòng trắng – một không gian để lưu huỳnh có thể phình to.
Ông Yi Cui, phó giáo sư về vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Standford, người đứng đầu nghiên cứu này cho biết “Trong lần thử đầu tiên, thiết bị hoạt động khá ổn. Ca-tốt lưu huỳnh dự trữ được lượng năng lượng gấp 5 lần so với các vật liệu hiện nay. Sau 1000 lần xả/sạc pin, ca-tốt này vẫn giữ được 70% công suất ban đầu.. Đây là thành tựu quan trọng cho các pin sạc điện trong tương lai.”
Kim Anh (theo http://cleantechnica.com/)