songoku9x
Well-Known Member
Tất cả các thiết bị công nghệ đang dần được phát triển, chẳng hạn như smartphone, smartwatch, tablet,... đều mong đợi rằng công nghệ pin sẽ tốt hơn. Công nghệ pin đã phát triển chậm so với những công nghệ khác, như tốc độ xử lí và bộ nhớ trong của máy tính,...). Và đó là lý do để người dùng kỳ vọng về một số công nghệ pin đang được phát triển để thay đổi cho công nghệ pin lithium-ion hiện nay.
* Pin Dual-Carbon
Bên cạnh việc không mang lại nhiều năng lượng như người dùng mong đợi, công nghệ pin lithium-ion hiện nay còn gặp phải những hạn chế nghiêm trọng khác đó là thời gian sạc, biến động và sự xuống cấp sau một thời gian sử dụng.
Pin lithium-ion phải mất một khoảng khoảng thời gian để sạc, thường là khoảng vài giờ (mặc dù thiết bị sở hữu những công nghệ tốt nhất), và pin lithium-ion sẽ quá nóng trong quà trình hoạt động (đặc biệt khi thiết bị sử dụng nhiều năng lượng cho việc xử lí nhiều các tác vụ). Nếu vei6c tản nhiệt không được quản lý đúng quy cách, phản ứng có thể xảy ra là gây cháy hoặc nghiêm trọng hơn hết là gây nổ.
Mọi việc sẽ còn tồi tệ hơn khi chu kì nạp-xả của pin lithium-ion là phá hoại: chỉ sau khoảng 250 lần sạc/xả, pin lithium-ion sẽ mất khoảng 20% dung lượng lưu trữ. Điều này có thể ảnh hưởng nhỏ đến smartphone, hay xe điện muốn sử dụng trong nhiều năm mà không cần phải thay thế thành phần pin độc hại và tốn kém.
Mới đây, công ty Power Japan Plus ở Nhật Bản đã công bố giải pháp pin dual-carbon. Công nghệ pin mới này sẽ thay thế các cực dương và cực âm của pin (thường được làm bằng kim loại có hoạt tính cao như lithium-oxid) bằng carbon bình thường vốn khá trơ. Kết quả đạt được là pin sẽ không lưu trữ năng lượng nhiều hơn so với công nghệ pin lithium-ion, nhưng lại giải quyết được nhiều hạn chế khác của pin hiện tại.
Pin dual-carbon có thể giúp sạc nhanh hơn 20 lần so với công nghệ lithium-ion, không sinh ra nhiệt trong quá trình hoạt động, và ít có khả năng bắt lửa. Công nghệ pin mới này cũng giúp giảm khả năng suy giảm năng lượng lưu trữ của pin (với chu kì sạc có thể lên đến 3.000 lần). Bên cạnh đó, giá thành của pin dual-carbon cũng rẻ hơn, vấn đề gây độc hại chỉ ở mức tương đối và có thể tái chế.
Power Japan Plus hy vọng pin dual-carbon sẽ giải quyết vấn đề lo ngại trên các xe điện, và hãng có kế hoạch bắt đầu sản xuất pin này ngay trong năm nay, chủ yếu sử dụng trong các thiết bị y tế.
* Pin Lithium-Air
Một phương pháp khác để tăng mật độ của pin là thay đổi phản ứng hóa học, hút oxy từ bên ngoài (và tạo ra oxy trong quá trình nạp) như trong trường hợp của pin lithium-air. Công nghệ này đang được phát triển bởi công ty IBM và một số công ty khác để thay thế hoàn toàn công nghệ pin hiện nay.
Bằng cách sử dụng oxy có trong khí quyển thay vì lưu trữ oxy trong pin, công nghệ pin lithium-air có thể làm tăng đáng kể mật độ lưu trữ, với con số lý thuyết được giới thiệu lên đến 40 lần so với pin lithium thông thường, dẫn đến chiếc xe điện có thể đi hàng ngàn kilomet cho mỗi lần sạc đầy. Nguyên mẫu hiện tại đã đánh bại các cell trên lithium-ion với hệ số gấp đôi.
Hiện tại, các xe điện chỉ có thể giúp người dùng di chuyển trong khoảng 160km với công nghệ pin lithium-ion. Công nghệ pin lithium-air được hãng IBM nghiên cứu và phát triển trong năm 2009 thông qua dự án Battery 500 để phát triển một loại pin mới cải thiện mật độ năng lượng gấp 10 lần, làm tăng đáng kể năng lượng pin có thể tạo ra cũng như lưu trữ. Mọi yếu tố đã được các nhà nghiên cứu của hãng IBM chứng minh dựa trên các phản ứng hóa học cơ bản trong quá trình tích điện và nạp pin lithium-air.
Mặc dù vậy, cho đến nay vẫn chưa rõ khoảng thời gian mà công ty IBM đưa công nghệ pin lithium-air ứng dụng vào cuộc sống, nhất là khi mọi thứ vẫn chỉ đang trong gai đoạn thử nghiệm trong phòng hóa học.
* Tụ điện Graphene
Một sự thay thế cho công nghệ pin hiện nay để cải thiện hiệu suất pin đó là tụ điện với các tấm từ tính, cách nhau bằng một điện trở. Điện có thể được lưu trữ trong các tụ điện như một trường tĩnh điện, sau đó thải ra ngoài.
Tụ điện thông thường có giới hạn về số năng lượng mà nó có thể lưu trữ, tuy nhiên bằng cách sử dụng các tấm vật liệu như graphene, có diện tích bề mặt vô cùng lớn cho một khối lượng và thể tích nhất định, nó có thể tạo ra các tế bào điện dung rất lớn và mật độ năng lượng tương đương với pin thông thường.
Những tụ điện này sẽ không bị suy giảm sau mỗi chu kì sạc, và nó có khả năng sạc được tính bằng giây. Nguyên mẫu hiện có của loại pin này cho thấy nó có thể mang chu kì sạc lên đến hơn 10.000 lần, và mức độ hiển thị một mật độ năng lượng tương đương với pin lithium-ion truyền thống. Việc cải tiến khao học vật liệu trong tương lai có thể đẩy con số này lên mức cao hơn nữa.
Nhìn chung, tất cả các công nghệ này đều có thể đóng một vai trò nhất định để thay thế cho công nghệ pin lithium-ion đã được người dùng sử dụng trong nhiều thập kỉ qua. Việc chuyển đổi có thể sẽ không diễn ra một cách suôn sẻ hoặc nhanh chóng như người dùng mong muốn, nhưng nó cho phéo các ứng dụng kĩ thuật và công nghệ mới sẽ làm thay đổi thế giới công nghệ trong nhiều thập kỉ tới.
Nguồn: Makeuseof
