Tấm nano oxit graphene có thể giúp đưa pin litinum-metal ra thị trường

Dân trí Pin lithium metal tuy là dòng pin có thể khả năng dự trữ năng lượng cao gấp 10 lần so với pin lithium-ion hiện đang sử dụng cho các thiết bị điện thoại, máy tính xách tay và xe hơi nhưng rất khó thương mại hóa vì một lỗ hổng nghiêm trọng đó là khi pin sạc và xả, pin lithium tích tụ không đồng đều trên các điện cực.

Sự tích tụ này làm giảm tuổi thọ của pin do đó khiến chúng trở nên không khả thi khi phát triển, và quan trọng hơn, có thể làm cho pin bị ngắt và bắt lửa gây cháy nổ.

Tấm nano oxit graphene có thể giúp đưa pin litinum-metal ra thị trường - 1

Hiện nhóm nghiên cứu Trường Đại học Illinois, Chicago đã phát triển thành công một giải pháp giải quyết vấn đề này bằng việc chế tạo một tấm nano graphene-oxit, khi thực hiện đặt tấm nano này giữa hai điện cực của pin lithium-metal sẽ giúp đồng đều trên lớp mạ của pin lithium và cho phép pin hoạt động an toàn với tuổi thọ hàng trăm chu kỳ xả sạc.

Công trình nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Advanced Materialsal Materials.

Reza Shahbazian-Yassar, phó giáo sư về kỹ thuật cơ khí và công nghiệp thuộc Trường Cao đẳng Kỹ thuật UIC và là tác giả của bài báo cho biết, nghiên cứu này đã chứng minh cho thấy các vật liệu 2D mà trong trường hợp này là graphene oxide có thể giúp điều chỉnh quá trình lắng đọng lithium mà theo cách có thể kéo dài tuổi thọ của pin lithium-metal.

Pin Lithium-metal rất hữu ích vì mật độ năng lượng của nó cao và trọng lượng tương đối nhẹ so với các loại pin thông thường. Tuy nhiên, trải qua nhiều chu kỳ xả pin, lithium tích lại không đều trên điện cực lithium metal của pin theo mô hình phân nhánh hoặc xuất hiện hiện tượng 'dendritic' và cuối cùng dẫn đến pin chết. Nếu dendrite này xuất hiện tăng trưởng nhờ dung dịch chất điện phân và tiếp xúc với điện cực khác thì pin có thể gặp phải một sự kiện thảm khốc nói cách khác sẽ gây ra một vụ nổ hoặc hỏa hoạn.

Trong các dòng pin lithium-ion, chất phân tách được đặt bên trong chất điện phân. Thông thường được làm từ một sợi polyme xốp hoặc sợi thủy tinh, chất phân tách này cho phép các ion lithium chảy qua trong khi vẫn chặn giữ lại các thành phần khác để ngăn chặn tình trạng ngắn điện, có thể dẫn đến hỏa hoạn.

Theo đó, Reza và các đồng nghiệp đã sử dụng một thiết bị phân tách trong pin lithium metal để điều chỉnh lưu lượng ion lithium nhằm kiểm soát tốc độ lắng đọng lithium và xem xét chúng có thể ngăn ngừa sự hình thành dendrite hay không. Họ bơm phủ chất phân tách sợi thủy tinh với graphene oxide, tạo ra một linh kiện mà được họ gọi là một tấm nano.

Bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét và các kỹ thuật tạo ảnh khác, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi tấm nano được sử dụng trong pin lithium-metal, hình thành màng phim lithium đồng nhất trên bề mặt của điện cực lithium, điều này giúp cải thiện chức năng của pin và làm cho pin an toàn hơn, Tara Foroozan, sinh viên cao học tại Trường Đại học Kỹ thuật UIC và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu này, cho biết.

Các mô phỏng phân tử, do một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas A&M thực hiện giả thiết rằng các ion lithium sẽ tạm thời liên kết với graphene oxide, và sau đó khuếch tán qua các vùng khuyết nano trên tấm nano. Điều này cản trở hoãn các ion lithium đi qua và do đó ngăn ngừa sự hình thành dithritic lắng đọng của lithium trên điện cực.

Kết quả tính toán mô hình pha trường (phase-field ) do Farzad Mashayek, giáo sư và người đứng đầu về kỹ thuật cơ khí và công nghiệp của Đại học Kỹ thuật UIC và là tác giả của bài báo, chỉ ra rằng graphene oxide cũng có thể hạn chế cơ học sự phát triển của dendrites trên pin lithium.

Shahbazian-Yassar cho biết: “Nhóm nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng vật liệu graphene oxit 2D có thể cản trở sự hình thành dendrite bằng cách thay đổi tốc độ khuếch tán lithium-ion khi chúng đi qua các lớp graphene oxit. Phương pháp này có tiềm năng rất lớn cho ứng dụng công nghiệp và tiềm năng ứng dụng mở rộng”.

P.T.T-NASATI (Theo Phys)

MỚI NHẤT
Đầu dò nano hybrid phát hiện tế bào ung thư
Đầu dò nano hybrid phát hiện tế bào ung thư

(Dân trí) - Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Dornsife, Đại học Southern California đã chế tạo được dầu dò nano hybrid mới có khả năng phát hiện và điều trị bệnh ung thư theo cách không xâm lấn ở cấp độ của tế bào đơn lẻ.

Thứ năm, 29/03/2018 - 06:48

Bạn có đủ tự tin với vốn kiến thức của mình về “quả cầu lửa”- mặt trời
Bạn có đủ tự tin với vốn kiến thức của mình về “quả cầu lửa”- mặt trời

(Dân trí) - Mặt trời có lẽ chính là một trong những hành tinh gần gũi và quan trọng nhất đối với cuộc sống của con người. Xoay quanh “quả cầu lửa” này là rất nhiều kiến thức thiên văn thú vị đang chờ các bạn “giải mã”!

Thứ năm, 29/03/2018 - 06:38

Thực hư việc ăn quá nhiều cà rốt sẽ khiến cơ thể có màu da cam
Thực hư việc ăn quá nhiều cà rốt sẽ khiến cơ thể có màu da cam

(Dân trí) - Liệu làn da có thể thay đổi màu sắc theo loại thực phẩm mà chúng ta thường xuyên ăn? Hãy cùng giải mã bí ẩn này trong bài viết dưới đây!

Thứ năm, 29/03/2018 - 06:35

Khám phá những thành phần “khó tin” trong các loại mỹ phẩm
Khám phá những thành phần “khó tin” trong các loại mỹ phẩm

(Dân trí) - Chắc hẳn các bạn nữ sẽ khó có thể ngờ rằng, thỏi son, hộp kem dưỡng da hay lọ sơn móng tay mà mình đang sử dụng hàng ngày, lại có thể có nguồn gốc từ “chất thải cá voi”, “vảy cá” hay thậm chí là “nhau thai”!

Thứ tư, 28/03/2018 - 05:27

Các nhà khoa học Nga tạo ra trí thông minh nhân tạo dự đoán cái chết của con người
Các nhà khoa học Nga tạo ra trí thông minh nhân tạo dự đoán cái chết của con người

(Dân trí) - Các nhà khoa học từ trường MIPT và công ty sinh học khởi nghiệp Gero chế tạo ra một hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) có thể tính toán tuổi sinh học và thời điểm chết của một người qua số liệu thiết bị theo dõi thể dục, bài báo được công bố trên tạp chí eScientific Reports cho biết.

Thứ tư, 28/03/2018 - 07:01

Phát hiện sản phụ trung cổ vẫn sinh con dưới mộ sau khi chết
Phát hiện sản phụ trung cổ vẫn sinh con dưới mộ sau khi chết

Một phụ nữ mang thai thời trung cổ tử vong sau một ca phẫu thuật não vẫn sinh con trong lúc bị chôn dưới mộ.

Thứ tư, 28/03/2018 - 06:55

Trạm vũ trụ Thiên cung-1 sẽ rơi xuống Trái Đất trong vài ngày tới?
Trạm vũ trụ Thiên cung-1 sẽ rơi xuống Trái Đất trong vài ngày tới?

Theo phân tích mới nhất của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Châu Âu (ESA), trạm vũ trụ mất kiểm soát Thiên cung-1 của Trung Quốc sẽ rơi xuống đất trong vài ngày tới.

Thứ tư, 28/03/2018 - 06:52

Phụ nữ sử dụng nhiều chất cafein ít bị ù tai
Phụ nữ sử dụng nhiều chất cafein ít bị ù tai

(Dân trí) - Nghiên cứu của Trường Y tế Harvard (HSPH) đã phát hiện ra rằng những phụ nữ sử dụng nhiều chất cafein ít có nguy cơ mắc chứng ù tai hơn.

Thứ tư, 28/03/2018 - 06:46

Những tác động ít ai ngờ của mùi hương lên bộ não con người
Những tác động ít ai ngờ của mùi hương lên bộ não con người

(Dân trí) - Trên thực tế, mùi hương có thể gây ra rất nhiều kiểu tác động lên bộ não của con người. Cụ thể, theo các nhà khoa học nó quyết định đến độ ngon của một món ăn, thay đổi cảm xúc của con người. Thậm chí, bạn còn có thể “ngửi” được niềm vui hay nỗi sợ của người bên cạnh thông qua mùi của họ.

Thứ ba, 27/03/2018 - 03:25

Những loại tiền đặc biệt nhất từng xuất hiện trong lịch sử
Những loại tiền đặc biệt nhất từng xuất hiện trong lịch sử

(Dân trí) - Xuyên suốt quá trình phát triển của loài người, có không ít các đồ vật “ít ai ngờ tới” đã được sử dụng như một đơn vị tiền tệ chính thức. Trong số đó có thể kể đến như: vỏ sò, gạch hay thậm chí là pho mát.

Thứ ba, 27/03/2018 - 03:23

Ăn thịt chín kĩ làm tăng nguy cơ mắc huyết áp cao
Ăn thịt chín kĩ làm tăng nguy cơ mắc huyết áp cao

(Dân trí) - Thịt là thành phần quan trọng trong bữa ăn vì chúng cung cấp các protein và chất cần thiết cho con người. Tuy nhiên, ăn thịt chín kĩ, nướng hoặc quay ở nhiệt độ cao, có khả năng gia tăng nguy cơ mắc chứng huyết áp cao hoặc tăng huyết áp.

Thứ ba, 27/03/2018 - 08:40

Hiện tượng 5 năm có một lần: Tuyết màu cam khiến Đông Âu tựa như Sao Hỏa
Hiện tượng 5 năm có một lần: Tuyết màu cam khiến Đông Âu tựa như Sao Hỏa

Một hiện tượng tự nhiên hiếm gặp đã khiến tuyết tại Đông Âu biến sắc từ trắng thành cam khiến cảnh tượng nơi đây từ tựa như trên Sao Hỏa.

Thứ ba, 27/03/2018 - 06:48

ĐÁNG QUAN TÂM
Một nguyên tử có thể đo lực điện từ siêu nhỏ
Một nguyên tử có thể đo lực điện từ siêu nhỏ

(Dân trí) - Đơn vị đo lường, một zeptonewton, tương đương với một phần tỉ của một phần nghìn tỉ của một newton, được các nhà khoa học sử dụng để đo lực điện từ cực yếu.

Thứ ba, 27/03/2018 - 06:26

Việt Nam hợp tác với Pháp về công nghệ vũ trụ và sở hữu trí tuệ
Việt Nam hợp tác với Pháp về công nghệ vũ trụ và sở hữu trí tuệ

(Dân trí) - Trong khuôn khổ chuyến thăm chính thức Cộng hòa Pháp của Tổng Bí thư Nguyễn Phú Trọng và Đoàn đại biểu cấp cao Việt Nam, ngày 26/3, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã ký Ý định thư hợp tác với Tập đoàn Airbus Defence và Space SAS, Cộng hòa Pháp về công nghệ vũ trụ.

Thứ hai, 26/03/2018 - 11:29

Điểm danh những loài cá nguy hiểm nhất trên thế giới (Phần 2)
Điểm danh những loài cá nguy hiểm nhất trên thế giới (Phần 2)

(Dân trí) - Dưới mặt nước luôn tiềm tàng không ít loài cá khát máu đáng sợ. Khi chẳng may trở thành mục tiêu của những “sát thủ” này, ngay một người trưởng thành khỏe mạnh, cũng khó lòng mà chạy thoát và “cái chết” là điều hoàn toàn có thể đến với họ.

Thứ hai, 26/03/2018 - 11:00

Trầm cảm có thể làm tăng nguy cơ nhịp tim bất thường
Trầm cảm có thể làm tăng nguy cơ nhịp tim bất thường

(Dân trí) - Theo những dữ liệu mới, rủi ro rối loạn nhịp tim, hoặc nhịp tim không đều, có thể tăng lên nếu chúng ta mắc chứng trầm cảm.

Thứ hai, 26/03/2018 - 10:44

Các nguyên nhân thường gặp gây ngộ độc thực phẩm
Các nguyên nhân thường gặp gây ngộ độc thực phẩm

(Dân trí) - Hàng triệu người Mỹ đang phải đối phó với nạn ngộ độc thực phẩm mỗi năm, và một báo cáo mới đây đã xem xét một số loại vi trùng phổ biến nhất làm cho người bệnh bị ngộ độc vào năm 2017.

Thứ hai, 26/03/2018 - 10:34

Giải pháp của Hàn Quốc cho nạn “văn hóa làm quá giờ”
Giải pháp của Hàn Quốc cho nạn “văn hóa làm quá giờ”

(Dân trí) - Để cải thiện tình trạng làm việc quá giờ, Chính phủ Hàn Quốc đã tiến hành giảm số giờ làm việc tối đa một tuần và thực hiện chính sách bắt buộc tắt máy tính của người lao động vào cuối tuần.

Thứ hai, 26/03/2018 - 10:15

Đã tạo được cấu trúc nano giúp tăng tốc hoạt động của thiết bị điện tử
Đã tạo được cấu trúc nano giúp tăng tốc hoạt động của thiết bị điện tử

(Dân trí) - Các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Nga Nghiên cứu hạt nhân “MEPhI” hợp tác với các chuyên gia của Phân viện Siberia thuộc Viện Vật lý kim loại (Viện Hàn lâm Khoa học Nga) đã phát triển và nghiên cứu cấu trúc nano bán dẫn trên cơ sở gallium arsenide có khả năng gia tăng hiệu suất của mạch tần số cao.

Thứ hai, 26/03/2018 - 07:06

Các nhà khoa học cảnh báo tính nguy hiểm của đồ uống có đường
Các nhà khoa học cảnh báo tính nguy hiểm của đồ uống có đường

(Dân trí) - Việc tiêu thụ đồ uống có đường, kể cả nước trái cây, làm tăng nguy cơ tử vong sớm ở những người trên 45 tuổi. Kết luận này do các nhà nghiên cứu từ Đại học Emory ở Hoa Kỳ đưa ra, EurekAlert viết.

Thứ hai, 26/03/2018 - 06:57

Bệnh thận mãn ảnh hưởng đến nhiều phụ nữ hơn nam giới
Bệnh thận mãn ảnh hưởng đến nhiều phụ nữ hơn nam giới

(Dân trí) - Bệnh thận mãn tính (CKD) ảnh hưởng đến nhiều phụ nữ hơn nam giới, nhưng hầu hết những người có tình trạng này không biết mình bị bệnh.

Thứ hai, 26/03/2018 - 06:52

Bộ lọc mới cải thiện chất lượng nước uống
Bộ lọc mới cải thiện chất lượng nước uống

(Dân trí) - Bộ lọc graphene đầu tiên trên thế giới có thể loại bỏ hơn 99% chất hữu cơ tự nhiên trong nước uống đã xử lý, đang được mở rộng quy mô để sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thông thường.

Thứ hai, 26/03/2018 - 06:46

Các nhà khoa học bối rối trước con voi "hút thuốc lá"
Các nhà khoa học bối rối trước con voi "hút thuốc lá"

(Dân trí) - Các nhà khoa học theo dõi đời sống của hổ trong Vườn quốc gia Nagarahole của Ấn Độ bối rối trước video clip con voi phun khói mù mịt từ miệng như người hút thuốc lá.

Chủ nhật, 25/03/2018 - 07:12

Sự dị dạng của xác ướp Atacama bị phóng đại quá mức
Sự dị dạng của xác ướp Atacama bị phóng đại quá mức

(Dân trí) - Các xét nghiệm trên một bộ xương xác ướp dài 15cm ở Chile xác nhận rằng đó là hài cốt của một đứa bé sơ sinh có các gen chính đột biến, chứ không phải là người ngoài hành tinh như các phỏng đoán trước đây.

Chủ nhật, 25/03/2018 - 07:01