Cuộc chạy đua công nghệ pin thế hệ mới

Có nhiều tiền được chi cho công nghệ pin hơn bao giờ hết vì sự phát triển của ô tô điện. Vì vậy, đây là thời điểm khá thú vị đối với pin. Nếu ai đó có thể giải quyết được vấn đề về pin, đó sẽ là yếu tố thay đổi cuộc chơi.

“Pin nước” có thể tái chế và không bắt lửa

Một nhóm nhà nghiên cứu và cộng tác viên trong ngành toàn cầu do Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (RMIT, Australia) dẫn đầu phát triển “pin nước” có thể tái chế, không bắt lửa hoặc phát nổ. “Pin nước” cải tiến mang lại giải pháp thay thế an toàn, có thể tái chế cho pin lithium-ion để lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Pin ion kim loại nước này sử dụng nước thay vì chất điện phân dễ cháy, ngăn ngừa nguy cơ hỏa hoạn. Thiết kế bền vững của chúng giúp dễ dàng tháo rời để tái sử dụng hoặc tái chế vật liệu. Những tiến bộ đáng kể bao gồm khắc phục sự phát triển của dendrite, kéo dài tuổi thọ pin và đạt được mật độ năng lượng cạnh tranh với các ứng dụng tiềm năng trong lưu trữ lưới và tích hợp năng lượng tái tạo.

Dendrite là những hạt giống như kim cương xuất hiện trên bề mặt của lithium kim loại, được sử dụng làm anốt (cực dương) hoặc điện cực âm của pin. Chúng gây ra loạt phản ứng phụ không mong muốn như làm giảm mật độ năng lượng, và tồi tệ nhất là gây ra sự thiếu hụt các điện cực có thể dẫn đến cháy hoặc nổ.

Cuộc chạy đua công nghệ pin thế hệ mới -0
Pin ion kim loại nước này sử dụng nước thay vì chất điện phân dễ cháy, ngăn ngừa nguy cơ hỏa hoạn.

Thành công của dự án được củng cố bởi sự hợp tác toàn cầu và quan hệ đối tác trong ngành, báo hiệu một hướng đi đầy hứa hẹn về các giải pháp lưu trữ năng lượng an toàn và hiệu quả hơn. Bộ lưu trữ năng lượng lithium-ion chiếm ưu thế trên thị trường do sự trưởng thành về mặt công nghệ, nhưng tính phù hợp của nó đối với việc lưu trữ năng lượng lưới điện quy mô lớn bị hạn chế bởi những lo ngại về an toàn với các vật liệu dễ bay hơi bên trong.

Trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Tianyi Ma cho biết pin của họ đang ở vị trí tiên tiến trong lĩnh vực thiết bị lưu trữ năng lượng nước mới nổi, với những đột phá giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của công nghệ. Ma, từ Trường Khoa học của RMIT, cho biết: “Những gì chúng tôi thiết kế và sản xuất được gọi là pin ion kim loại chứa nước - hoặc chúng tôi có thể gọi chúng là pin nước”.

Nhóm nghiên cứu sử dụng nước thay thế chất điện phân hữu cơ - cho phép dòng điện chạy giữa cực dương và cực âm - nghĩa là pin của họ không thể bắt lửa hoặc nổ - không giống như pin lithium-ion. Ma cho biết sự đơn giản trong quy trình sản xuất pin nước giúp việc sản xuất hàng loạt trở nên khả thi: “Để giải quyết những thách thức về việc xử lý khi hết tuổi thọ mà người tiêu dùng, ngành công nghiệp và chính phủ trên toàn cầu phải đối mặt bằng công nghệ lưu trữ năng lượng hiện tại, pin của chúng tôi có thể được tháo rời một cách an toàn và vật liệu có thể được tái sử dụng hoặc tái chế. Chúng tôi sử dụng vật liệu như magie và kẽm có nhiều trong tự nhiên, rẻ tiền và ít độc hại hơn so với vật liệu thay thế được sử dụng trong các loại pin khác, giúp giảm chi phí sản xuất và giảm rủi ro đối với sức khỏe con người và môi trường”.

Cuộc chạy đua công nghệ pin thế hệ mới -0
Giáo sư Tianyi Ma (trái) và Tiến sĩ Lingfeng Zhu tại Đại học RMIT với pin nước của nhóm.

Nhóm chế tạo một loạt pin thử nghiệm quy mô nhỏ cho nhiều nghiên cứu được bình duyệt nhằm giải quyết nhiều thách thức công nghệ khác nhau - bao gồm tăng cường khả năng lưu trữ năng lượng và tuổi thọ. Trong công trình mới nhất được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials, họ đã vượt qua được một thách thức lớn - sự phát triển của các sợi nhánh gây rối loạn, là những dạng kim loại có gai nhọn có thể dẫn đến đoản mạch và một số lỗi nghiêm trọng khác. Nhóm nghiên cứu phủ các bộ phận pin bị ảnh hưởng bằng kim loại gọi là bismuth và oxit của nó (còn gọi là rỉ sét) như một lớp bảo vệ ngăn chặn sự hình thành dendrite.

“Pin của chúng tôi giờ đây có tuổi thọ dài hơn đáng kể - có thể so sánh với pin lithium-ion thương mại trên thị trường - khiến chúng trở nên lý tưởng sử dụng ở cường độ cao và tốc độ cao trong nhiều ứng dụng trong thế giới thực. Với công suất ấn tượng và tuổi thọ kéo dài, chúng tôi không chỉ có công nghệ pin tiên tiến mà còn tích hợp thành công thiết kế của chúng tôi với tấm pin mặt trời, cho thấy khả năng lưu trữ năng lượng tái tạo hiệu quả và ổn định”. Pin nước của nhóm đang thu hẹp khoảng cách với công nghệ lithium-ion về mật độ năng lượng, với mục đích sử dụng ít không gian trên mỗi đơn vị năng lượng nhất có thể.

Ma hy vọng magie sẽ là vật liệu được lựa chọn cho pin nước trong tương lai: “Gần đây, chúng tôi đã chế tạo được pin nước magie-ion có mật độ năng lượng 75 watt-giờ/kg - cao hơn tới 30% so với pin ô tô Tesla mới nhất. Bước tiếp theo là tăng mật độ năng lượng pin nước bằng cách phát triển vật liệu nano mới làm vật liệu điện cực. Pin nước magiê-ion có tiềm năng thay thế pin axit chì trong thời gian ngắn - như từ 1 đến 3 năm - và có thể thay thế pin lithium-ion trong dài hạn, từ 5 đến 10 năm kể từ bây giờ. Magiê nhẹ hơn kim loại thay thế, bao gồm kẽm và niken, có mật độ năng lượng tiềm năng lớn hơn và sẽ giúp pin có thời gian sạc nhanh hơn cũng như khả năng hỗ trợ tốt hơn cho mọi thiết bị và ứng dụng ngốn điện”.

Cuộc chạy đua công nghệ pin thế hệ mới -0
Các nhà sản xuất điện thoại thông minh đang chạy đua để phát triển loại pin mạnh hơn, có thể sạc nhanh hơn và sử dụng lâu hơn.

Ma cho biết pin của nhóm rất phù hợp cho các ứng dụng quy mô lớn, khiến chúng trở nên lý tưởng cho việc lưu trữ trên lưới và tích hợp năng lượng tái tạo - đặc biệt là về mặt an toàn. Khi công nghệ của chúng tôi tiến bộ, các loại ứng dụng lưu trữ năng lượng quy mô nhỏ hơn như cung cấp năng lượng cho ngôi nhà và thiết bị giải trí của mọi người có thể trở thành hiện thực. Công nghệ được hỗ trợ bởi nghiên cứu được bình duyệt, tài trợ của chính phủ và sự tham gia của ngành. Là một phần của dự án Liên kết ARC, nhóm của Ma đang liên tục phát triển pin nước với sự cộng tác của đối tác trong ngành - GrapheneX, một nhà đổi mới công nghệ có trụ sở tại Sydney.

Ma bình luận: “Chúng tôi cũng hợp tác chặt chẽ với các nhà nghiên cứu và chuyên gia từ nhiều trường đại học và tổ chức nghiên cứu nổi tiếng ở Australia, Mỹ, Anh, Nhật Bản, Singapore, Trung Quốc và một số nơi khác. Những sự hợp tác này tạo điều kiện trao đổi kiến thức và tiếp cận các cơ sở tiên tiến. Bằng cách tận dụng kiến thức chuyên môn của nhóm toàn cầu này trong các lĩnh vực khác nhau, chúng tôi có thể giải quyết những thách thức phức tạp liên quan từ nhiều góc độ khác nhau”.

Điện thoại thông minh tính phí trước để tạo ra pin tốt hơn

Một chiếc điện thoại thông minh có thể được sạc trong vòng chưa đầy 40 phút. Thậm chí còn tốt hơn: một cục pin hạt nhân nhỏ có thể duy trì hoạt động trong 50 năm. Đối mặt với việc người tiêu dùng đã chán ngấy việc phải cắm điện thoại liên tục, các nhà sản xuất thiết bị đang chạy đua để phát triển loại pin mạnh hơn, có thể sạc nhanh hơn và sử dụng lâu hơn. Các công ty viễn thông nêu bật một số tiến bộ họ đã đạt được tại triển lãm thường niên lớn nhất của ngành, Hội nghị Thế giới Di động (MWC).

Nhà phân tích Thomas Husson của Forrester Research báo cáo: “Tất cả nhà sản xuất đều mong muốn có được loại pin hoạt động tốt hơn. Có cảm giác rằng đó là lĩnh vực đang bị tụt lại phía sau và chúng tôi phải tiến về phía trước”. Husson nói thêm rằng khi những mẫu điện thoại thông minh ngày càng trở nên giống nhau, việc có pin tốt hơn là một cách để “nổi bật giữa đám đông”.

Cuộc chạy đua công nghệ pin thế hệ mới -0
Nhà phân tích Thomas Husson của Forrester Research.

Kể từ khi điện thoại thông minh đầu tiên xuất hiện trên thị trường vào những năm 2000, đã có một số tiến bộ trong lĩnh vực pin, chẳng hạn như sạc không dây, nhưng vẫn còn nhiều điều cần cải thiện. Allied Market Research viết trong một báo cáo nghiên cứu rằng sự phổ biến ngày càng tăng của nhiều ứng dụng ngốn nhiều năng lượng như chơi game và mạng xã hội đang thúc đẩy nhu cầu về “pin di động có dung lượng pin cao” và thúc đẩy cuộc đua đổi mới giữa các nhà sản xuất. Phần lớn điện thoại thông minh hiện nay chạy bằng pin lithium-ion được làm từ vật liệu quý hiếm như lithium, coban và mangan, có giá tăng vọt và giảm chất lượng theo thời gian. Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất đang khám phá giải pháp thay thế sử dụng lithium sulfur hoặc graphene, những loại có thể tồn tại lâu hơn và dựa vào các nguyên tố ít hiếm hơn.

Nhà sản xuất thiết bị cầm tay Trung Quốc Honor phát triển một công nghệ pin mới có dung lượng cao hơn, sử dụng silicon-carbon cho điện thoại thông minh Magic 6 hàng đầu được trang bị AI mới của mình. Công ty cho biết công nghệ này có thể sạc đầy trong vòng chưa đầy 40 phút và có thời lượng sử dụng lâu hơn so với các đối thủ cạnh tranh chính. Đây là pin điện thoại thông minh hàng đầu trong bảng xếp hạng do DXOMARK - một trang web thương mại đánh giá thiết bị cầm tay một cách khoa học. Vì các tính năng AI sử dụng nhiều năng lượng hơn, “tất nhiên chúng tôi cần thời lượng pin mạnh mẽ” - Giám đốc điều hành của Honor, George Zhao, cho biết. Gã khổng lồ Samsung của Hàn Quốc được cho là đang phát triển một loại pin thể rắn có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn, sạc nhanh hơn và mang lại sự an toàn cao hơn nhằm mục đích ra mắt vào năm 2027.

Theo tờ báo ET News của Hàn Quốc, đối thủ chính của họ là Apple - năm 2023 đã vượt qua Samsung để trở thành nhà bán điện thoại thông minh hàng đầu thế giới - đang phát triển công nghệ pin của riêng mình nhằm đưa các thiết kế của mình vào mọi thiết bị di động, có lẽ sớm nhất là vào năm 2025. Husson cho biết, việc sản xuất pin thường được thuê ngoài nhưng nhà sản xuất thiết bị hiện đang ngày càng tìm cách “giảm sự phụ thuộc vào một số nhà cung cấp nhất định” như họ đã làm với chip.

Cuộc chạy đua công nghệ pin thế hệ mới -0
DXOMARK - một trang web thương mại đánh giá thiết bị cầm tay một cách khoa học.

Công ty khởi nghiệp Betavolt Technology của Trung Quốc cũng tiết lộ một loại pin hạt nhân mới cung cấp năng lượng cho điện thoại thông minh trong 50 năm mà không cần sạc lại. Công ty có trụ sở tại Bắc Kinh cho biết pin thế hệ tiếp theo là loại pin đầu tiên trên thế giới hiện thực hóa việc thu nhỏ năng lượng nguyên tử, đặt các đồng vị niken-63 vào một mô-đun nhỏ hơn đồng xu. Công ty không cho biết khi nào pin sẽ được sản xuất hàng loạt cho ứng dụng thương mại mà chỉ nói rằng nó đang trong giai đoạn thử nghiệm thí điểm. Những cải tiến đôi khi được yêu cầu bởi các nhà lập pháp.

Quốc hội Liên minh Châu Âu đã thông qua các quy định mới để làm cho pin bền vững hơn bằng cách áp đặt mức hàm lượng tái chế tối thiểu mà chúng phải sử dụng và bền hơn. Ben Wood, giám đốc nghiên cứu của CCS Insight, bình luận: “Có nhiều tiền được chi cho công nghệ pin hơn bao giờ hết vì sự phát triển của ô tô điện. Vì vậy, đây là thời điểm khá thú vị đối với pin. Nếu ai đó có thể giải quyết được vấn đề về pin, đó sẽ là yếu tố thay đổi cuộc chơi. Hãy tưởng tượng có một chiếc điện thoại di động có thể sử dụng được hai tuần, điều đó thật tuyệt vời. Nhưng chúng ta còn rất nhiều năm nữa điều đó mới xảy ra”.

Trang Thuần (Tổng hợp)

Các tin khác

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Cảm biến lượng tử truy tìm tín hiệu vô tuyến

Giữa môi trường tác chiến điện từ ngày càng phức tạp, nơi hàng trăm nguồn phát tín hiệu có thể xuất hiện đồng thời trên chiến trường, quân đội Mỹ đang tìm kiếm những công cụ mới để nâng cao năng lực nhận thức tình huống. Trong nỗ lực đó, các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Lục quân Mỹ (ARL) vừa trình diễn một cảm biến lượng tử thế hệ mới có khả năng xác định hướng của trường điện từ tần số vô tuyến trong không gian ba chiều.

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

UAV cải tiến có thể tự “săn mồi” trong vùng gây nhiễu

Chiến trường tương lai có thể không còn được quyết định bởi số lượng UAV, mà bởi khả năng chúng tiếp tục chiến đấu khi bị "làm mù" và "cắt đứt liên lạc". Một công bố mới từ Trung Quốc về thuật toán AI HG-STR đang thu hút sự chú ý của giới quân sự khi tuyên bố giúp bầy UAV tự phối hợp truy tìm mục tiêu trong môi trường tác chiến điện tử phức tạp.

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Bóng đen sau cánh cửa 37 quốc gia

Tháng 2/2026, khi Palo Alto Networks công bố báo cáo về một chiến dịch gián điệp mạng quy mô toàn cầu, Pete Renals, Giám đốc Chương trình An ninh quốc gia của Unit 42, đã dùng một so sánh rất nặng. Ông nói với Recorded Future News rằng đây có thể là vụ xâm phạm hạ tầng chính phủ toàn cầu nghiêm trọng nhất do một nhóm được nhà nước hậu thuẫn thực hiện kể từ SolarWinds. So sánh ấy không ồn ào. Nhưng ai từng theo dõi SolarWinds năm 2020 đều hiểu nó nặng đến mức nào.

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU sẽ gia nhập “mặt trận” chip AI

EU dự kiến tham gia sáng kiến chip AI do Mỹ khởi xướng, đánh dấu bước dịch chuyển đáng chú ý trong nỗ lực của phương Tây nhằm kiểm soát chuỗi cung ứng công nghệ chiến lược và kiềm chế tham vọng công nghệ của Trung Quốc.

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Gián rít Madagascar - trinh sát toàn năng trong tương lai?

Công nghệ điện tử - tự động hóa và trí tuệ nhân tạo phát triển, nhiều sản phẩm viễn tưởng bước ra khỏi phim ảnh để vào đời thực. Tiên phong có gián rít Madagascar “côn trùng người máy” đầu tiên của các nhà khoa học Đức.

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Số phận của chiếc MQ1-Predator

Nhiệm vụ chính của máy bay không người lái MQ-1 Predator là ngăn chặn và tiến hành trinh sát vũ trang chống lại mục tiêu quan trọng, dễ bị phá hủy. Khi không thực hiện nhiệm vụ chính, MQ-1 sẽ cung cấp hoạt động trinh sát, giám sát và xác định mục tiêu để hỗ trợ chỉ huy Lực lượng Liên hợp.

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Thế giới không thể lơ là trước cuộc chiến chống Ebola

Một “con bệnh” từ những cánh rừng châu Phi lại trỗi dậy, gióng lên hồi chuông cảnh báo về sự mong manh của an ninh y tế toàn cầu. Virus Ebola, với tỷ lệ tử vong cao và khả năng gieo rắc nỗi kinh hoàng đang bùng phát trở lại. Một cuộc chiến mới với ngành y tế thế giới lại bắt đầu.

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Nhân tố con người trong kỷ nguyên AI quân sự

Xu hướng đưa trí tuệ nhân tạo (AI) vào lĩnh vực quân sự ngày càng tăng, nhưng cơ chế quản lý vẫn chưa rõ ràng. Dù mang lại nhiều lợi ích cho ngành tình báo và hậu cần, việc quá phóng đại năng lực AI dễ đẩy cao căng thẳng toàn cầu và gây ra những sai sót hệ thống. Trước thực trạng đó, bà Jacquelyn Schneider, Giám đốc Sáng kiến Mô phỏng Chiến tranh và Khủng hoảng tại Viện Hoover (Đại học Stanford), nhận định rằng kiểm soát an toàn từ khâu phát triển và nâng cao tư duy phản biện cho quân nhân là giải pháp cốt lõi.

Khi AI bước vào chiến trường

Khi AI bước vào chiến trường

Quân đội Mỹ đang phát triển các mô hình AI được huấn luyện dựa trên dữ liệu từ nhiệm vụ thực tế, với mục tiêu triển khai một chatbot AI (trí tuệ nhân tạo) dành riêng cho binh sĩ, cho thấy tham vọng đẩy nhanh ứng dụng AI trong quân sự.

Những bí mật không thể xóa trong dữ liệu ADN

Những bí mật không thể xóa trong dữ liệu ADN

Ngày 23/3/2025, công ty xét nghiệm gen 23andMe nộp đơn xin bảo hộ phá sản theo Chương 11 tại Tòa Phá sản Mỹ khu vực Đông Missouri. Trong vòng 24 giờ, lượng truy cập vào trang web của công ty tăng 526%. Không phải vì khách hàng muốn đọc thông báo phá sản, mà vì hàng triệu người đổ xô vào trang hỗ trợ với một mục đích duy nhất: xóa dữ liệu ADN của mình trước khi chúng bị chuyển giao trong một thương vụ phá sản. Nhưng câu hỏi mà không ai trong số họ có thể trả lời được là: liệu xóa có còn kịp không?

Bộ xương giả và 41 năm tự đánh lừa của khoa học Anh

Bộ xương giả và 41 năm tự đánh lừa của khoa học Anh

Suốt 41 năm, giới khoa học và công chúng đã đặt niềm tin vào một “sự thật” mang tên “Người Piltdown”. Vụ lừa đảo kinh điển này không chỉ phơi bày sự xảo quyệt của một cá nhân, mà còn là lời cảnh báo sâu sắc về những điểm mù của tri thức khi bị dẫn dắt bởi thiên kiến xác nhận và lòng tự tôn dân tộc thái quá.

Bom không nổ hủy diệt hệ thống điện

Bom không nổ hủy diệt hệ thống điện

Lực lượng Nga tại các khu vực tạm chiếm thuộc vùng Donetsk tuyên bố rằng, lực lượng Ukraine đã sử dụng máy bay không người lái (UAV) trang bị bom graphite (than chì) trong các cuộc tấn công ban đêm. Điều này làm dấy lên nhiều câu hỏi về loại vũ khí này, lý do tại sao chúng có thể hiệu quả, và loại máy bay không người lái nào của Ukraine có khả năng mang loại vũ khí này?

Vũ khí “Made in Japan” mở đường tiến ra thị trường toàn cầu

Vũ khí “Made in Japan” mở đường tiến ra thị trường toàn cầu

Sau nhiều thập kỷ tự ràng buộc bởi các chính sách hạn chế nghiêm ngặt, Nhật Bản đã chính thức dỡ bỏ rào cản xuất khẩu vũ khí sát thương. Bước ngoặt này mở ra vận hội mới cho ngành công nghiệp quốc phòng Nhật Bản và đưa các sản phẩm "Made in Japan" vào thị trường vũ khí toàn cầu - một thị trường mà Tokyo chưa từng thực sự đặt chân vào kể từ sau Thế chiến II.

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Koral - Tên lửa đất đối không của Ukraine

Tên lửa đất đối không Koral (đôi khi cũng được viết là Coral) dường như đã ra mắt công chúng như một phần trong loạt hệ thống vũ khí nội địa mới của Ukraine được giới thiệu gần đây.

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Những thử nghiệm độc đáo của NASA trong không gian

Các thí nghiệm trên tàu con thoi vũ trụ đã chỉ ra rằng vi khuẩn Salmonella, một nguồn gây ngộ độc thực phẩm phổ biến và đôi khi gây tử vong, trở nên độc hại hơn trong không gian. Đó là nghiên cứu được thực hiện trên chuyến bay STS-115 của tàu Atlantis năm 2006 và STS-123 của tàu Endeavour hai năm sau đó...

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Báo động tình trạng ma túy xâm nhập học đường

Những lọ tinh dầu nhỏ gọn, mang vẻ ngoài vô hại như dung dịch thuốc nhỏ mắt hay tinh dầu thuốc lá điện tử đang trở thành lớp vỏ ngụy trang tinh vi cho các chất ma túy thế hệ mới. Không chỉ dừng lại ở việc sử dụng, mà đau lòng hơn, nhiều em học sinh còn mua bán, tàng trữ ngay trong môi trường học đường, gióng lên hồi chuông cảnh báo về tình trạng mua bán ma túy ngày càng trẻ hóa.

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Hiệu quả chuyển đổi số trong công tác tuyển sinh đầu cấp

Những ngày gần đây, các địa phương trên cả nước đang tất bật triển khai công tác tuyển sinh đầu cấp. Với thành phố đông dân, tập trung nhiều trường học như Thủ đô Hà Nội, công tác tuyển sinh càng được chú trọng thay đổi; từ khâu đăng ký dự thi, tra cứu thông tin đến công bố kết quả triển khai đồng bộ các nền tảng trực tuyến, mang lại sự thuận tiện và minh bạch hơn cho phụ huynh, học sinh.