26 0

Sạc đầy pin điện thoại trong vòng vài giây với vật liệu mới

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra, thiết bị mới không những loại bỏ sự phiền phức của việc sạc pin, mà còn giải quyết một trong những việc chính giữ là việc giữ lại điện trong các phương tiện.

Nghiên cứu lúc trước đã xem xét việc dùng các siêu tụ điện như là một thiết bị lưu trữ năng lượng cho các thiết bị điện tử mobile. Các siêu tụ điện giải phóng năng lượng trong các vụ nổ lớn, và có tiềm năng đáng kinh ngạc trong việc tạo ra năng lượng trong nền công nghệ của ta.

việc là chúng chỉ có thể được dùng cho những chu kỳ nạp/xả nhanh chóng – hơn là lưu trữ năng lượng dài hạn.

giờ đây, một nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học Drexel đã phối hợp các đặc tính của một siêu tụ điện với các pin truyền thống có dung lượng lưu trữ lớn bằng cách dùng vật liệu có tên là MXene.

Sạc đầy pin điện thoại trong vòng vài giây với vật liệu mới - 1

Sạc pin điện thoại trong vòng vài giây (Ảnh: Trường ĐH Drexel)

Nhà nghiên cứu top 1 Yury Gogotsi, thuộc trường Cao đẳng Kỹ thuật của Drexel, cho hay: “Bài báo này bác bỏ các tín điều được chấp nhận rộng rãi rằng việc lưu trữ hóa học được dùng trong pin … luôn luôn chậm hơn nhiều so với việc lưu trữ vật lý được dùng trong tụ điện hai lớp điện, còn được gọi là siêu tụ điện”.

“Chúng tôi đã chứng minh được tiềm năng thay pin của các điện cực MXene mỏng trong hàng chục giây. Điều này được kích hoạt bởi tính dẫn điện cao của MXene. Nó mở đường cho việc phát huy các thiết bị lưu trữ năng lượng siêu nhanh, có thể nạp và xả trong vài giây, nhưng lưu trữ nhiều năng lượng hơn siêu tụ điện thông thường”, ông cho hay thêm.

MXene là một vật liệu nanô phẳng trông giống bánh sandwich: bao gồm bánh mì oxit với phần nhân là một carbon dẫn và kim loại. Khi chúng được tạo ra, các lớp MXene xếp chồng lên nhau như Pringle (một loại snack khoai tây chiên nổi danh).

MXene có độ dẫn điện xuất sắc và cấu trúc Pringle tạo ra một rào cản khiến cho các ion, hóa chất mang điện tích của nó trở nên khó để truyền qua pin.

Đối với một pin dùng để lưu trữ, ion được giữ trong các cổng gọi là “các nơi mà quá trình oxy hóa làm việc”. Càng có nhiều cổng, càng có nhiều pin năng lượng và điều quan trọng là pin cũng phải cấp quyền các ion di chuyển thoải mái nếu không chúng có thể không đến được cổng này.

Để cấp quyền sự di chuyển thoải mái của ion trong MXene, phải hành động những thao tác trên cấu trúc của nó. Các nhà khoa học đã đổi khác cấu trúc của MXene bằng cách phối hợp nó với một hydrogel, biến Pringle thành một cấu trúc giống như một miếng pho mát cấp quyền các ion thoải mái di chuyển.

“Trong các pin truyền thống và các siêu tụ điện, các ion chỉ có một con đường quanh co để đến với các cổng lưu trữ, điều này không những làm chậm lại mọi thứ, mà còn tạo ra một lúc mà chỉ có rất ít ion thực sự đến đích với tốc độ sạc nhanh”, Maria Lukatskaya – một trong những nhà nghiên cứu nói.

“Kiến trúc điện cực lsáng kiến là có một cái gì đó giống như ion di chuyển đến các cổng thông qua các đường cao tốc đa tốc độ, thay vì dùng các làn đường đơn, theo thứ tự chỉ mất một vài giây hoặc ít hơn. “

Cần phải chỉ ra rằng mặc dù công việc trông có vẻ hứa hẹn nhưng vẫn chưa rõ chính xác làm sao pin sẽ được nâng cấp để dùng trong xe hơi. Nhưng không còn nghi ngờ gì nếu nghiên cứu này hoàn thành và pin được dùng cho xe ô tô và điện thoại, nó sẽ đổi khác cách dùng pin của tất cả mọi người.

Gogotsi cho hay: “Nếu ta bắt đầu dùng các vật liệu dẫn điện tử dưới dạng pin điện cực, ta có thể làm cho pin làm việc tốt hơn nhiều so với ngày nay. sau cùng, sự đánh giá cao về thực tế này sẽ dẫn ta đến những chiếc xe, laptop và pin điện thoại mobile có tiềm năng sạc với thời gian cực kì ngắn- vài giây hoặc vài phút thay vì hàng giờ.”

Nghiên cứu này đã được công bố trong tạp chí Nature Energy.