Tìm hiểu thêm về ba công nghệ thay thế

Tiến sĩ Zhang đã mô tả ba công nghệ pin nhiệt sau đây, hầu hết chúng vẫn đang trong phòng thí nghiệm. Mặc dù vẫn còn một chặng đường dài để sản xuất thương mại, chúng tôi tin rằng sự phát triển nhanh chóng của các sản phẩm điện tử di động sẽ làm tăng giá thành của pin, điều này chắc chắn sẽ đẩy nhanh sự gián đoạn công nghệ và thương mại.

Điện thoại di động, máy tính bảng và thiết bị đeo được đều đang bùng nổ, nhưng pin là một trong những điểm nghẽn của chúng. Hầu hết người dùng điện thoại thông minh mới đều thất vọng về thời lượng pin. Trước đây, họ sử dụng điện thoại từ 4 đến 7 ngày, nhưng bây giờ họ phải sạc pin mỗi ngày.

Pin Lithium là loại pin phổ biến nhất, được các nhà tài trợ và những người trong ngành ưa chuộng, nhưng về lâu dài, chúng có thể không đủ để tăng gấp đôi mật độ năng lượng. Trong điện thoại thông minh, mọi người dành nhiều thời gian trực tuyến hơn, nhanh hơn và chip hỗ trợ cũng phải nhanh hơn. Đồng thời, bất chấp những cải tiến trong tất cả các biện pháp tiết kiệm năng lượng, màn hình ngày càng lớn hơn và chi phí năng lượng ngày càng tăng. Tiến sĩ Zhang Yuegang, một chuyên gia quốc tế về pin tại Học viện Khoa học Trung Quốc, nói rằng pin sạc một tuần cho điện thoại thông minh có thể là không đủ.

Mật độ năng lượng là một trong những chỉ số cốt lõi để đo chất lượng pin và chiến lược của nó là lưu trữ ngày càng nhiều năng lượng hơn trong các loại pin nhẹ hơn và nhỏ hơn. Ví dụ, pin lithium của BYD, được tính theo trọng lượng và thể tích, hiện tiêu thụ lần lượt là 100-125 watt-giờ / kg và 240-300 watt-giờ / lít. Pin máy tính xách tay Panasonic được sử dụng trong ô tô điện Tesla Model S có mật độ năng lượng 170 watt-giờ trên kilogam. Trong báo cáo trước đây của chúng tôi, công ty Enevate của Mỹ đã cải thiện dữ liệu cực âm để tăng mật độ năng lượng của pin lithium lên hơn 30%.

Để tăng mật độ năng lượng của pin theo cấp số nhân, bạn phải dựa vào công nghệ pin thế hệ tiếp theo. Zhang Yuegang đã giới thiệu cho chúng ta XNUMX công nghệ pin nhiệt sau đây, hầu hết chúng vẫn đang trong phòng thí nghiệm. Mặc dù vẫn còn một chặng đường dài để sản xuất thương mại, chúng tôi tin rằng sự phát triển nhanh chóng của các sản phẩm điện tử di động sẽ làm tăng giá thành của pin, điều này chắc chắn sẽ đẩy nhanh sự gián đoạn của công nghệ và kinh doanh.

Pin lưu huỳnh Lithium

Pin lithium-lưu huỳnh là pin lithium với lưu huỳnh là điện cực dương và lithium kim loại là điện cực âm. Mật độ năng lượng lý thuyết của nó gấp khoảng 5 lần so với pin lithium, và nó vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu.

Hiện tại, pin lithium-lưu huỳnh là một thế hệ pin lithium mới đầy hứa hẹn, đã đi vào lĩnh vực nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và các quỹ sơ bộ khác nhau, và có triển vọng thương mại tốt.

Tuy nhiên, pin lithium-sulfur cũng phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật, đặc biệt là tính chất hóa học của dữ liệu điện cực âm của pin và tính không ổn định của kim loại lithium, đây là một thử nghiệm lớn về độ an toàn của pin. Ngoài ra, nhiều khía cạnh như tính ổn định, công thức và công nghệ đang phải đối mặt với những thách thức chưa được biết đến.

Hiện tại, ở Anh và Mỹ, hơn một tổ chức đang nghiên cứu về pin lithium-sulfur và một số công ty đã tuyên bố rằng họ sẽ tung ra loại pin như vậy trong năm nay. Trong phòng thí nghiệm Berkeley của mình, ông cũng đang nghiên cứu về pin lithium-lưu huỳnh. Trong một môi trường thử nghiệm khắt khe hơn, sau hơn 3,000 chu kỳ, đã thu được kết quả khả quan.

pin lithium air

Pin Lithium-air là loại pin trong đó lithium là điện cực dương và oxy trong không khí là điện cực âm. Mật độ năng lượng lý thuyết của cực dương liti gần gấp 10 lần so với pin liti, vì kim loại điện cực dương liti rất nhẹ và vật liệu điện cực dương hoạt động là oxy tồn tại trong môi trường tự nhiên và không được lưu trữ trong pin.

Pin Li-air đang phải đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật hơn. Ngoài việc bảo quản an toàn liti kim loại, oxit liti được tạo thành do phản ứng oxi hóa quá bền, và phản ứng chỉ có thể được hoàn thành và khử với sự trợ giúp của chất xúc tác. Ngoài ra, vấn đề chu kỳ pin vẫn chưa được giải quyết.

So với pin lithium-sulfur, việc nghiên cứu pin lithium-air vẫn đang ở giai đoạn đầu và chưa có công ty nào đưa chúng vào phát triển thương mại.

Pin magiê

Pin magiê là pin chính với magiê làm điện cực âm và một kim loại hoặc ôxít phi kim loại nhất định làm điện cực dương. So với pin lithium, pin magie ion có độ ổn định tốt hơn và tuổi thọ dài hơn. Vì magiê là nguyên tố hóa trị hai nên chất lượng của nó cao hơn