Công nghệ pin thể rắn sẽ thay đổi thế giới như thế nào?

Pin thể rắn

Pin / ắc quy lithium-ion sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử ngày này gồm có những thành phần : cực âm – phần tàng trữ những ion dương ( cation ) của pin, được làm bằng những oxit sắt kẽm kim loại ; cực dương – thường được làm bằng carbon ; bộ phân tách – vật tư ngăn cách cực dương và cực âm và chặn dòng electron nhưng được cho phép những ion đi qua ; chất điện phân – chất lỏng ngăn cách hai điện cực và mang những cation từ cực dương sang cực âm khi phóng điện ( và ngược lại, khi sạc ) .
Để điều chỉnh dòng điện, pin lithium-ion sử dụng chất điện phân lỏng, còn pin thể rắn sử dụng chất điện phân rắn; Nguồn: cleantechnica.com.Pin thể rắn được hiểu là loại pin có cả điện cực rắn và chất điện phân đều ở trạng thái rắn – là một công nghệ mới nổi và đang tăng trưởng nhanh gọn, được nhiều người coi là thế hệ tiếp theo của công nghệ pin, hoàn toàn có thể đánh bật pin lithium-ion khỏi vị trí thống trị thị trường hiện tại, sẽ được ứng dụng trên xe hơi, xe tải, tàu thuyền, máy bay …, kể cả những phương tiện đi lại quân sự chiến lược .

Cho đến nay, có nhiều dạng pin thể rắn khác nhau đầy hứa hẹn, chủ yếu dựa trên vật liệu dùng để làm cực dương và cực âm, và các chất điện phân rắn vô cơ hoặc hữu cơ… được sử dụng. Oxit, sulfua, phốt phát, polyether, polyeste, gốc nitrile, polysiloxan, polyurethane, v.v., chỉ là một vài trong số các tùy chọn hiện đang được khảo sát, khám phá.

Lợi thế của pin thể rắn

Pin lithium-ion nhu yếu 1 số ít thành phần khá ô nhiễm, đơn cử là những nguyên tố hóa học loban và lithium – những vật tư tương đối hiếm, đắt đỏ trong chiết xuất và tinh chế, và thường được khai thác từ những mỏ tại những vương quốc hoặc khu vực nghèo, nơi mà phần đông quyền lợi của người lao động hoặc môi trường tự nhiên, không được chăm sóc. “ Bí mật dơ bẩn ” của ngành khai thác lithium là tiêu thụ một lượng lớn nước, cả trong quy trình chiết xuất và trong những bể bốc hơi khổng lồ được sử dụng để sản xuất những tinh thể lithium .
Khai thác và chế biến nó là việc làm rất nguy hại và cũng vô cùng ô nhiễm so với những hệ sinh thái xung quanh ; tựa như so với coban – chất thường được khai thác từ cái gọi là “ mỏ tận thu ”. Các mỏ nhỏ này thường tương quan đến việc sử dụng lao động trẻ nhỏ trong những điều kiện kèm theo thao tác tồi tệ, và cũng tạo ra nhiều chất ô nhiễm trong không khí khó được đồng ý như uranium, cũng như giải phóng một lượng lớn lưu huỳnh vào quy trình nước .
Về góc nhìn kỹ thuật, chất điện phân lỏng đi kèm với 1 số ít yếu tố cố hữu. Ở dòng điện cao hơn, những sợi sắt kẽm kim loại nhỏ liti có khuynh hướng hình thành bên trong những chất điện phân, theo thời hạn, hoàn toàn có thể làm tăng rủi ro tiềm ẩn pin bị đoản mạch. Các chất điện phân trong pin lithium-ion tân tiến cũng rất dễ cháy. Xu hướng hình thành những sợi lithium và tính dễ bắt lửa vốn có của chất lỏng điện phân, hoàn toàn có thể khiến những loại pin này trở thành một quả bom hẹn giờ – tự phát cháy .
So với việc sử dụng chất điện phân lỏng, pin thể rắn sở hữu một loạt các ưu điểm; Nguồn: slideshare.net.

Việc sử dụng chất thay thế chất điện phân bằng gốm ít có khả năng bắt cháy hơn, cũng giúp ngăn chặn sự hình thành các sợi lithium, và về mặt lý thuyết, có thể cho phép các loại pin này hoạt động với dòng điện cao hơn nhiều so với các loại pin lithium-ion. Tuy nhiên, gốm sứ cũng rất giòn, có thể gặp sự cố trong quá trình vận hành và sản xuất. Các giải pháp cho vấn đề này bao gồm việc ngâm tẩm gốm sứ với các hạt nano graphene, giúp không chỉ làm tăng độ bền của chất điện phân gốm mà còn duy trì độ dẫn ion của chúng.

Thực nghiệm cho thấy, pin thể rắn có năng lực bắt lửa tương đối thấp, độ không thay đổi điện hóa cao hơn, tỷ lệ nguồn năng lượng cao hơn so với pin điện phân lỏng ( số lượng này hoàn toàn có thể cao hơn 2,5 lần so với pin lithium-ion với cùng một thể tích ) ; tăng năng lực lê dài tuổi thọ sạc-xả-sạc lại ( số lượng này hoàn toàn có thể lên tới 10 năm, so với 2 năm nhã nhặn hơn so với những lựa chọn sửa chữa thay thế truyền thống lịch sử ) ; dòng điện rò rỉ ( tự phóng điện ) thấp hơn ; hoàn toàn có thể được sản xuất với size nhỏ hơn và rẻ hơn ; và không tạo ra khí hydro .
Chất điện phân rắn hoàn toàn có thể được cho phép sản xuất nhanh hơn nhiều mà sử dụng ít nguyên vật liệu và nguồn năng lượng hơn. Ngoài ra, 1 số ít ưu điểm quan trọng khác của công nghệ là pin thể rắn có vận tốc sạc nhanh hơn nhiều ( 1 số ít hoàn toàn có thể phân phối năng lực sạc nhanh gấp 6 lần so với pin sạc lithium-ion ) ; nếu điều tra và nghiên cứu lượng tử ở đầu cuối được chứng tỏ thành công xuất sắc, thì hoàn toàn có thể sạc pin thể rắn gần như ngay lập tức ). Những tính năng này cùng với hiệu suất cao hơn, độ bảo đảm an toàn đáng kinh ngạc và chi phí sản xuất tương đối thấp, hoàn toàn có thể là một cuộc cách mạng cho nhiều ngành công nghiệp dựa vào công nghệ pin .

Các ứng dụng tiềm năng của pin thể rắn

Một trong những vùng “đất dụng võ” của pin thể rắn sẽ là trong ngành công nghiệp xe điện (EV), giúp giảm trọng lượng, tăng độ tin cậy, phạm vi hoạt động, độ an toàn và giảm thời gian sạc so với pin lỏng. Những lợi thế này sẽ giúp cách mạng hóa ngành công nghiệp xe điện một cách hiệu quả. Với doanh số bán xe điện dự kiến ​​đạt 32% tổng thị trường ô tô vào năm 2030, nhu cầu sử dụng pin thể rắn hiệu quả hơn, đáng tin cậy hơn và bền hơn đang tăng lên nhanh chóng.

Pin thể rắn mang lại nhiều tiện ích cho các phương tiện di động, trước hết là ô tô; Nguồn: interestingengineering.com.Toyota gần đây đã thông tin đang có kế hoạch bổ trợ pin thể rắn cho xe mới của họ. Theo một báo cáo giải trình do Nikkei Asia trích dẫn, điều này hoàn toàn có thể được cho phép xe điện Toyota hoàn toàn có thể chạy 500 km sau một lần sạc cùng với việc sạc lại nhanh gọn từ 0 đến đầy trong 10 phút. Các lựa chọn khác cho ngành công nghiệp EV và nguồn năng lượng mặt trời gồm có việc sử dụng phối hợp giữa pin truyền thống lịch sử và pin thể rắn .
Một ví dụ đáng quan tâm là pin làm từ muối, là một loại pin gần như trạng thái rắn ( quasi-solid-state QSS ), sử dụng muối làm chất điện phân và chất phân tách. Giải pháp này rất bảo đảm an toàn, “ xanh ”, Chi tiêu phải chăng và hoàn toàn có thể tái chế trọn vẹn. Một dự án Bất Động Sản hợp tác điều tra và nghiên cứu giữa Đại học Nottingham ( Vương quốc Anh ) và sáu cơ quan điều tra và nghiên cứu ở Trung Quốc gần đây đã công bố 1 số ít điểm mang tính nâng tầm trong nghành này. Dựa trên những thử nghiệm sử dụng muối nóng chảy được kích hoạt bằng nhiệt, nhóm điều tra và nghiên cứu đã nâng cấp cải tiến phong cách thiết kế bằng cách sử dụng muối rắn để thay thế sửa chữa .
Sự biến hóa này là hiệu quả của những phát hiện trước đây của họ rằng muối nóng chảy có tính ăn mòn cao, dễ bay hơi và rò rỉ. Bằng cách biến muối lỏng thành muối rắn mềm với sự xuất hiện của bột nano oxit rắn, chất điện phân QSS của chúng được cho phép pin mới hoạt động giải trí ở nhiệt độ vượt quá 800 ºC ( 1472 ºF ) – bằng nhiệt độ của khí thải động cơ nổi bật. Nếu khu công trình điều tra và nghiên cứu thành công xuất sắc, nó hoàn toàn có thể tạo ra một giải pháp mới và mê hoặc trong việc tàng trữ pin bảo đảm an toàn và hiệu suất cao hơn cho những nhà máy sản xuất điện mặt trời cũng như ngành công nghiệp xe hơi. / .

Source: https://thevesta.vn
Category: Công Nghệ