Language
Country/Area
No result found
Tương lai của pin nano: Tại sao dây nano silicon có thể trở thành ngôi sao mới của pin?
Trong vài năm qua, hoạt động nghiên cứu và phát triển công nghệ pin nano đã kéo theo sự tăng trưởng mạnh mẽ về nhu cầu toàn cầu về các giải pháp lưu trữ năng lượng, đặc biệt là với sự gia tăng của xe điện và năng lượng tái tạo. Pin nano sử dụng dây nano để tăng diện tích bề mặt của điện cực pin, một thiết kế giúp tăng đáng kể dung lượng pin. Mặc dù các biến thể silicon, Germanium và oxit kim loại chuyển tiếp của pin lithium đã được đề xuất nhưng chúng vẫn chưa được thương mại hóa.
Những loại pin mới này có tính năng thay thế cực dương than chì truyền thống và có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của pin.
Silic: loại pin mới được yêu thích
Vật liệu silicon được đánh giá cao nhờ điện áp phóng điện và khả năng sạc cực cao theo lý thuyết và có thể là lựa chọn lý tưởng cho điện cực âm của pin lithium trong tương lai. Theo nghiên cứu, công suất lý thuyết của silicon cao hơn gần mười lần so với cực dương than chì tiêu chuẩn hiện đang được sử dụng trong ngành. Dạng dây nano giúp cải thiện hơn nữa các đặc tính này vì chúng làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với chất điện phân, từ đó tăng mật độ năng lượng và cho phép sạc và xả nhanh hơn.
Mặc dù silicon giãn nở tới 400% trong quá trình sạc và cuối cùng kết tủa nhưng thiết kế dây nano có thể giảm thiểu khuyết điểm này một cách hiệu quả.
Hư hỏng của dây nano silicon chủ yếu là do sự thay đổi âm lượng của chúng trong quá trình sạc, dẫn đến tạo ra các vết nứt và cuối cùng biểu hiện là mất công suất. Tuy nhiên, đường kính nhỏ của dây nano làm giảm một cách hiệu quả thiệt hại do sự giãn nở này gây ra, cho phép chúng kết nối các bộ thu dòng và cũng đóng vai trò là kênh trực tiếp để vận chuyển điện tích, so với chuyển động từng hạt mà các điện cực dựa trên hạt yêu cầu. hiệu quả được cải thiện rất nhiều.
Tiềm năng của ium Đức
Một ưu điểm khác của dây nano ium của Đức là công suất lý thuyết cao và hiệu suất tuyệt vời trong quá trình xen kẽ lithium. Mặc dù ium của Đức cũng nở ra và phân hủy khi tích điện, nhưng hiệu suất chèn lithium của nó lên tới 400 lần so với silicon, khiến nó trở thành vật liệu làm cực dương hấp dẫn hơn. Người ta cho rằng dây nano ium của Đức vẫn có thể duy trì công suất 900 mAh/g sau 1.100 chu kỳ sạc và xả.
Ứng dụng của oxit kim loại chuyển tiếp
Các oxit kim loại chuyển tiếp (TMO) như Cr2O3, Fe2O3, v.v. sở hữu nhiều đặc tính vượt trội so với vật liệu pin truyền thống và là lựa chọn thân thiện với môi trường, không độc hại. Công suất năng lượng lý thuyết cao của những vật liệu này khiến chúng trở thành ứng cử viên cho pin lithium-ion. Nghiên cứu cho thấy các dây nano được tạo ra bằng TMO có tiềm năng lớn làm điện cực pin và các thí nghiệm đã chỉ ra rằng chúng có thể cung cấp công suất đầu ra ổn định và tuổi thọ dài.
Ví dụ, nghiên cứu mới nhất sử dụng dây nano PbO2 cho thấy nó vẫn có thể duy trì công suất ổn định 190 mAh/g sau 1000 chu kỳ sạc và xả, cho thấy vật liệu này có tiềm năng trở thành vật liệu thay thế tuyệt vời cho pin axit chì .
Sự đổi mới của dây nano vàng
Năm 2016, một nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Irvine đã công bố một loại vật liệu dây nano mới có thể chịu được hơn 200.000 chu kỳ sạc mà không bị hư hỏng vật lý. Sự ra đời của công nghệ này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy sự phát triển của loại pin có tuổi thọ cao, khiến pin của nhiều sản phẩm điện tử không còn cần phải thay thế.
Nhìn về tương lai
Mặc dù nhiều loại pin nano đã cho thấy hiệu suất tuyệt vời nhưng chúng vẫn phải đối mặt với những thách thức như độ giòn và độ ổn định của vật liệu. Khi nghiên cứu tiếp tục đi sâu, pin nano trong tương lai có thể được thương mại hóa và thay đổi hoàn toàn hiểu biết của chúng ta về công nghệ pin. Bây giờ, khi công nghệ pin nano ngày càng hoàn thiện, chúng ta nên nghĩ đến một câu hỏi: Liệu pin nano có thể trở thành lựa chọn chủ đạo trong các giải pháp lưu trữ năng lượng trong tương lai không?
