Tìm ra nguyên nhân tự xả của pin giúp xe điện bền hơn

Việc chuyển đổi từ ôtô truyền thống sang các phương tiện di chuyển bằng điện đang trở thành một xu hướng tất yếu trong quá trình phát triển, bảo vệ trái đất khỏi những biến đổi tiêu cực của khí hậu. Song song với đó, đây cũng là thách thức đòi hỏi cần có sự nghiên cứu, sáng tạo ra các loại pin ôtô điện bền vững, hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn.

Pin ôtô điện chính là “linh hồn” của mọi dòng xe ôtô điện. Chúng là bộ phận cung cấp điện chính cho động cơ và các thiết bị điện tử được sử dụng trong xe. Bởi vậy, loại pin này thường sở hữu dung lượng lớn để đảm bảo xe có thể chạy một khoảng cách đủ xa, đáp ứng các nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng.

anh 1.jpg -0
Ngày càng nhiều nghiên cứu nhằm cải thiện tuổi thọ pin lithium-ion.

Nếu các dòng xe truyền thống cần nạp nguyên liệu để vận hành thì xe ôtô điện cũng vậy. Pin điện được dùng phổ biến nhất là pin sạc hay còn gọi là ắc quy. Cấu tạo pin ôtô điện có các ngăn chứa các tế bào pin được lắp nối tiếp nhau, gồm điện cực dương và điện cực âm cùng dung dịch điện ly. Loại pin được dùng phổ biến nhất trong các dòng xe ôtô điện hiện nay là pin Lithium-ion. Nó có tốc độ tự xả thấp, khả năng lưu trữ năng lượng lớn, trọng lượng nhẹ và tuổi thọ tương đối dài. Tuy nhiên, để phạm vi hoạt động của ôtô điện được tăng lên, các nhà nghiên cứu pin Lithium-ion đã tìm ra cách hạn chế pin mất dung lượng theo thời gian.

Theo đó, một nhóm nghiên cứu quốc tế, do Giáo sư Michael F. Toney tại Đại học Colorado Boulder ở Mỹ dẫn đầu, đã xác định được nguyên nhân gốc rễ của tình trạng mất dung lượng pin theo thời gian, còn được gọi là tự xả, bằng cách sử dụng tia X quang cực mạnh.

Ai cũng biết rằng pin sẽ mất dung lượng theo thời gian. Cho dù là trong điện thoại di động hay xe điện, pin sạc cuối cùng cũng mất khả năng giữ điện và phải được thay thế. Ngay cả sau nhiều thập kỷ kinh nghiệm thiết kế và sản xuất các loại pin khác nhau, mọi người vẫn chưa tìm ra nguyên nhân gây ra hiện tượng này. Trên tạp chí “Science” ngày 12/9, Giáo sư Toney cho biết: "Việc có một loại pin tốt hơn rất quan trọng trong việc chuyển đổi cơ sở hạ tầng năng lượng của chúng ta khỏi nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo nhiều hơn".

Tự xả là gì?

Trong pin lithium-ion, loại pin được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn thế giới, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm thông qua dung dịch điện phân. Điều này tạo thành dòng điện cung cấp năng lượng cho các thiết bị từ điện thoại đến máy tính xách tay và thậm chí cả xe điện.

Các ion lithium được trả về cực dương trong quá trình sạc và chu kỳ này có thể lặp lại. Tuy nhiên, người ta tin rằng không phải tất cả các ion lithium đều được trả về cực dương, dẫn đến giảm dung lượng theo thời gian hoặc tự xả.

Vì việc sử dụng khoáng chất đất hiếm coban trong pin đã làm dấy lên mối lo ngại về quyền con người và chi phí môi trường, nên các nhà khoa học đã nghiên cứu phát triển các loại pin không sử dụng coban mà sử dụng niken và magiê. Tuy nhiên, những loại pin này thậm chí còn dễ tự xả hơn khi các phản ứng hóa học bên trong pin làm giảm năng lượng được lưu trữ và làm giảm dung lượng của pin theo thời gian. Do tự xả, hầu hết các loại pin này có tuổi thọ từ 7 đến 10 năm trước khi cần thay thế.

Nguyên nhân gốc rễ của hiện tượng tự xả

Nhóm của Giáo sư Toney đã sử dụng Advanced Photon Source (APS), một máy X-quang cực mạnh tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne ở bang Illinois, để xác định nguyên nhân gây ra hiện tượng tự xả. Giáo sư Toney cho biết: “APS là một hệ thống cực mạnh và lớn (có chu vi 1,1 km) nằm bên ngoài Chicago và cung cấp các chùm tia X có cường độ rất mạnh”.

Nhóm nghiên cứu của Giáo sư Toney đã phát hiện ra rằng các nguyên tử hydro được hình thành do phản ứng giữa chất điện phân và cực âm sau khi pin được sạc đầy. Các nguyên tử này liên kết với cực âm ở nơi mà lithium sẽ liên kết trong quá trình phóng điện. Điều này ngăn không cho lithium tiếp cận cực âm, do đó làm giảm dòng điện được tạo ra và dung lượng tổng thể của pin. Bây giờ các nhà nghiên cứu đã hiểu nguyên nhân gây ra hiện tượng tự xả và họ có thể tìm cách ngăn chặn nó.

Phủ cực âm bằng một vật liệu đặc biệt để chặn các nguyên tử hydro có thể là một lựa chọn. Giáo sư Toney cho biết: "Thông thường, có thể sử dụng các oxit bảo vệ như alumina (Al2O3) để phủ cực âm. Những thứ này không đắt và có các quy trình để phủ nhưng chúng tôi không chắc lớp phủ sẽ tồn tại được bao lâu".

Tuy nhiên, nghiên cứu này mở ra những ranh giới mới và có thể giúp phát triển các loại pin tốt hơn. Khi thế giới hướng đến mục tiêu loại bỏ nhiên liệu hóa thạch, các loại pin không mất khả năng sạc trong suốt vòng đời của chúng sẽ rất quan trọng. Nó sẽ thúc đẩy các giải pháp lưu trữ năng lượng tái tạo và giảm chi phí lưu trữ năng lượng dư thừa. Đối với xe điện, điều này có nghĩa là phạm vi hoạt động không bị giảm hoặc không cần thay pin ngay cả sau nhiều năm sử dụng.

Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí “Science” vào ngày 12/9 và diễn ra chỉ vài ngày sau khi các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển công bố một loại pin mới làm từ sợi carbon mà theo tuyên bố của họ là loại pin mạnh nhất thế giới. Vật liệu này đủ chắc chắn để đóng vai trò là cấu trúc chịu tải, nghĩa là nó có khả năng được tích hợp vào thiết kế của một chiếc xe điện để tăng phạm vi hoạt động và giảm trọng lượng đến mức có thể sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy bay điện. 

Sơn Hà (Tổng hợp)

Các tin khác

Lỗ hổng trong quản lý dữ liệu quan trắc môi trường

Lỗ hổng trong quản lý dữ liệu quan trắc môi trường

Hệ thống quan trắc môi trường tự động là trụ cột quan trọng của quản trị môi trường, cung cấp dữ liệu phục vụ giám sát và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên liên tiếp thời gian qua, nhiều vụ việc dữ liệu quan trắc môi trường bị can thiệp, thao túng, không chỉ đặt ra trách nhiệm của các bộ, ngành, cá nhân có liên quan, mà còn đặt ra câu hỏi về doanh nghiệp được hưởng lợi, cơ chế quản lý dữ liệu và khả năng truy đến cùng chuỗi hành vi nếu có sự móc nối giữa các bên.

Đừng để hình ảnh "đại ca" trở thành hình mẫu cho người trẻ

Đừng để hình ảnh "đại ca" trở thành hình mẫu cho người trẻ

Từng hai lần lĩnh án tù, Nguyễn Văn Dũng tiếp tục xuất hiện trong các phim ngắn với vai “đại ca” giang hồ. Trong vụ án liên quan kênh YouTube “Đời TV”, lời khai của những người tham gia cho thấy Dũng được mời đóng phim vì có lượng người theo dõi, có thể giúp kênh tăng lượt xem.

Công an TP Đồng Nai: Bình yên từ thế trận lòng dân

Công an TP Đồng Nai: Bình yên từ thế trận lòng dân

Là một trong những nơi tập trung nhiều khu, cụm công nghiệp ở phía Nam, thu hút hàng triệu người từ khắp nơi đổ về làm công nhân và lao động tự do nên TP Đồng Nai luôn là địa bàn mà các đối tượng tội phạm, đặc biệt là trộm cắp, cướp giật chọn làm nơi gây án. Đối tượng mà chúng nhắm đến thường là công nhân. Không để tình trạng này tiếp diễn, Ban Giám đốc Công an TP Đồng Nai đã chỉ đạo Phòng Cảnh sát hình sự và Công an các xã, phường tăng cường nắm tình hình địa bàn, phối hợp tuần tra khép kín để kịp thời đấu tranh, triệt phá.

Côn trùng gắn công nghệ của tương lai

Côn trùng gắn công nghệ của tương lai

Công ty khởi nghiệp của Đức SWARM Biotactics chế tạo côn trùng lai máy móc phục vụ mục đích quốc phòng - nhưng đây không phải là lần đầu tiên các nhà khoa học gắn camera lên những loài côn trùng. Các nhà nghiên cứu điều khiển côn trùng bằng cách gửi xung điện đến râu của chúng, khuyến khích gián di chuyển. Nếu thành công, các đàn robot này có thể được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ như trinh sát hoặc tìm kiếm cứu nạn.

Ngăn chặn UAV gây mất an toàn bay

Ngăn chặn UAV gây mất an toàn bay

Thời gian vừa qua, trong khu vực cấm, hạn chế bay ở sân bay Tân Sơn Nhất, TP Hồ Chí Minh liên tục xuất hiện UAV hoạt động. Tình trạng này không những gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn của những chuyến bay ở cả hai chiều cất, hạ cánh; mà còn khiến nhiều chuyến bay phải tạm dừng nhiều giờ liền, nhiều chuyến phải hạ cánh gấp hoặc di chuyển đến sân bay khác để dừng chờ; gây thiệt hại hàng chục, thậm chí hàng trăm tỷ đồng cho nhiều loại chi phí.

Vì sao “Mái nhà thế giới” trở thành nguồn cơn thảm họa?

Vì sao “Mái nhà thế giới” trở thành nguồn cơn thảm họa?

Một khối băng và đá trên dãy Langtang bất ngờ sụp xuống, kéo theo lũ bùn đá tràn qua biên giới Trung Quốc và Nepal, phá hủy cửa khẩu, đường sá, nhà máy điện và nhiều khu dân cư. Nhưng Rasuwa không chỉ là câu chuyện về một thiên tai dữ dội, nó cảnh báo một thực tế rất đáng lo ngại. Himalaya,“mái nhà thế giới” và nguồn nước của phần lớn châu Á, đang biến đổi nhanh trong khi hạ tầng và các hành lang kết nối ngày càng tiến sâu vào những vùng núi dễ tổn thương. Khi băng, đá, nước và địa hình cùng mất ổn định, một biến cố trên sườn núi có thể nhanh chóng trở thành khủng hoảng xuyên biên giới.

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Màn giăng bẫy khách hàng vào Spa đã bị triệt phá như thế nào?

Cơ quan CSĐT Công an tỉnh Bắc Ninh đã khởi tố vụ án, khởi tố bị can đối với 5 đối tượng vì có hành vi lừa dối khách hàng. Các đối tượng trên là chủ cơ sở, “bác sĩ”, “khách hàng” của Spa Sigma và Spa “Royal Luxury” ở tỉnh Bắc Ninh với những thủ đoạn lừa dối khách hàng hết sức bài bản, tinh vi.

Thiếu tướng Trịnh Xuân Thu luôn hướng về quê hương bằng những việc làm ý nghĩa để tri ân Mẹ Việt Nam anh hùng và các anh hùng, liệt sĩ.

Công an tỉnh Thanh Hóa phát huy truyền thống anh hùng

Trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước, Thanh Hóa là một trong những địa bàn trọng điểm bị không quân, hải quân Mỹ đánh phá ác liệt. Hàm Rồng, Nam Ngạn, Phà Ghép, Đò Lèn, Đồi Nhơm... trở thành những “tọa độ lửa” trên tuyến chi viện chiến lược. Mỗi cây cầu, bến phà, cung đường nơi đây đều ghi dấu những trận đánh khốc liệt và sự hy sinh của quân, dân Thanh Hóa để giữ vững mạch giao thông ra tiền tuyến.

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

“Tế Điên” và lời hứa hoàn lương dang dở

Bỏ học từ lớp 4, lang thang ở ga Nam Định rồi trượt dài từ trộm cắp, cướp tài sản đến ma túy, Nguyễn Văn Thùy dành hơn 20 năm cuộc đời để... đi tù. Khi trở về, những tưởng đã "rẽ lối" thành công sang lĩnh vực truyền thông với hình ảnh “Tế Điên” trên mạng xã hội, kể chuyện tù tội và khuyên giới trẻ hoàn lương, nhưng, như một diễn viên quen "ăn đèn" sân khấu, “Tế Điên" một lần nữa vướng vòng lao lý cũng chính bởi những phát ngôn thiếu kiểm soát của mình.

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Về "khẩu súng gây đau tim" của CIA

Mỹ đã tham gia công ước cấm vũ khí sinh học, nhưng Cục Tình báo Trung ương Mỹ (CIA) lại bí mật phát triển một loại vũ khí ám sát bí mật: "khẩu súng gây đau tim". Sự thật khí tài này vừa được tạp chí trực tuyến Cơ khí phổ thông (PMC) Mỹ lật lại trong số ra trung tuần tháng 8/2026.

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

8 công nghệ hoạt động như… “phép thuật”

Một số công nghệ đột phá vẫn mang lại cảm giác như thể chúng được hiện thực hóa từ truyện hư cấu, ngay cả khi chúng đã xuất hiện được một thời gian. Đó là bởi vì chúng ta học cách áp dụng chúng vào cuộc sống hàng ngày thông qua các ứng dụng và thiết bị mà chúng hỗ trợ, nhưng chúng ta lại không bao giờ dành thời gian để tìm hiểu điều gì làm cho những công nghệ này hoạt động.

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

AI và cuộc chiến giành quyền viết luật chơi

Bên dưới bề nổi của cuộc thương chiến vi chip bán dẫn đang nổi bật trên các trang báo quốc tế là một cuộc chiến ngầm khốc liệt hơn gấp bội: Cuộc đua áp đặt thể chế, giành quyền định đoạt trật tự số toàn cầu. Xem ra, quyền lực đích thực của kỷ nguyên mới không nằm ở chỗ ai làm ra con chip nhanh nhất, mà thuộc về kẻ quyết định AI được phép vận hành theo những quy tắc nào.

Chiều 6/8, việc công an xuất hiện tại nhà Bùi Xuân Huấn đã thu hút nhiều người quay phim, phát trực tiếp qua mạng xã hội

Một thập niên nổi tiếng nhờ thị phi

Không có chuyên môn, nghề nghiệp nổi bật làm bệ phóng, Bùi Xuân Huấn, tức Huấn “Hoa Hồng” vẫn xây dựng được sức ảnh hưởng lớn trên mạng xã hội bằng những màn khoe tiền, phát ngôn gây sốc và các bài giảng về “đạo lý”. Từ một hiện tượng mạng mang màu sắc “giang hồ”, Huấn từng bước thương mại hóa sự nổi tiếng, tham gia kinh doanh, bán hàng trực tuyến và làm từ thiện. Tuy nhiên, hành trình ấy cũng liên tục đi kèm tranh cãi, những lần bị xử phạt và gần đây nhất là việc cơ quan điều tra có mặt tại nơi ở của người này.

Thư cảm ơn của tỉnh ủy lai châu tới công ty TNHH KF FAN của ông Trần Đình Tiệp sau khi ông gửi 1,1 tỉ đồng ủng hộ đồng bào khó khăn

Khánh Sky và kết cục được báo trước

Từ một vụ tranh cãi về hoạt động từ thiện, câu chuyện nhanh chóng leo thang thành những màn livestream chửi bới, kéo đến tận nơi đối chất, rồi kết thúc bằng việc cơ quan công an vào cuộc. Đằng sau vụ việc Khánh Sky là một hiện tượng đáng báo động hơn: Nhiều gã “giang hồ mạng” hiện nay đang kiếm cơm bằng những drama gây tranh cãi và vướng vào pháp luật như là kết cục đương nhiên.

Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến cùng đồng nghiệp nghiên cứu kịch bản trước khi quay phim

Người kể chuyện pháp luật bằng những thước phim triệu view

Đoạn clip ghi lại hình ảnh một trung tá CSGT phụ vợ bán nước mía sau giờ làm việc bất ngờ thu hút hàng triệu lượt xem, giúp nhiều người biết đến Trung tá Nguyễn Ngọc Tiến, cán bộ Phòng CSGT Công an TP Hà Nội. Phía sau khoảnh khắc đời thường ấy là một hành trình hơn 20 năm bền bỉ đứng giữa những ngã tư Thủ đô, chứng kiến biết bao mất mát vì tai nạn giao thông, thế nên, cách mà anh Tiến tuyên truyền pháp luật bằng những clip sống động khiến người dân, đặc biệt là các bạn trẻ vô cùng thích thú. Mọi người gọi anh là "Trung tá triệu view".

Những phát minh đi trước thời đại

Những phát minh đi trước thời đại

Giám sát động đất, động cơ hơi nước, phẫu thuật và vật liệu tiên tiến... Một hành trình khám phá những phát minh cổ đại đi trước thời đại.

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Vũ khí Hàn Quốc đang xâm lấn thị trường châu Âu

Cuộc xung đột tại Ukraine kéo dài đã đẩy các quốc gia thành viên châu Âu của NATO vào một cuộc chạy đua vũ trang quy mô lớn chưa từng có kể từ sau Chiến tranh Lạnh. Trong bối cảnh các tập đoàn công nghiệp quốc phòng nội địa phương Tây bị quá tải và Mỹ có dấu hiệu muốn giảm bớt vai trò đầu tàu dẫn dắt phòng thủ cựu lục địa, một hiện tượng địa chính trị kỳ lạ đã xuất hiện: dòng vũ khí từ cường quốc công nghiệp Đông Bắc Á - Hàn Quốc - đang ồ ạt đổ bộ về phía Tây.