Pin xe điện sắp có bước đột phá về năng lượng và tốc độ sạc
Phương pháp điện hóa mới giúp pin xe điện sạc nhanh hơn, tăng mật độ năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị đáng kể.
Một phương pháp điện hóa mới đang mở ra triển vọng nâng cao mật độ năng lượng cho pin xe điện, đồng thời cải thiện tuổi thọ hoạt động.
Pin xe điện có thể có nhiều năng lượng hơn, sạc nhanh hơn, kéo dài tuổi thọ bằng phương pháp điện hóa. Ảnh: Interesting Engineering
Được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Sharjah, phương pháp này không chỉ mang lại bước tiến trong việc hiểu biết về quá trình truyền tải điện tích trong các vật liệu quan trọng cho pin thế hệ mới, mà còn có tiềm năng ứng dụng trong các giao diện sinh học điện tử và mạch tính toán mô phỏng thần kinh.
Nhóm nghiên cứu cho biết phương pháp này có khả năng rút ngắn đáng kể thời gian sạc pin, đồng thời tăng cường mật độ năng lượng và kéo dài tuổi thọ hoạt động của pin. Những cải tiến này hứa hẹn mang lại lợi ích lớn cho các hệ thống điện hóa, bao gồm pin, tế bào nhiên liệu và cảm biến.
Nâng cao hiệu suất hệ thống điện hóa
Giáo sư Anis Allagui, chuyên gia về lưu trữ năng lượng và siêu tụ điện tại Đại học Sharjah, đồng tác giả nghiên cứu, chia sẻ rằng những phát hiện từ nghiên cứu này mang ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các điện cực và chất dẫn dùng cho các thiết bị điện hóa tiên tiến.
Phương pháp mới cung cấp một khung công tác vững chắc, giúp tăng tốc độ hoạt động, nâng cao hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị lưu trữ và chuyển đổi năng lượng.
Sử dụng lý thuyết khuếch tán phân số, nghiên cứu làm sáng tỏ hành vi sạc tạm thời trong các vật liệu phức tạp, yếu tố then chốt để thiết kế các thành phần hiệu suất cao cho các hệ thống điện hóa tiên tiến.
Điều này không chỉ áp dụng cho pin xe điện mà còn mở ra tiềm năng cho các lĩnh vực như sinh học điện tử và tính toán mô phỏng thần kinh.
Giáo sư Allagui nhấn mạnh rằng nghiên cứu này cung cấp một cách tiếp cận định lượng quan trọng để kết nối động lực vi mô trong các hệ thống phức tạp với các biến số vĩ mô có thể đo lường.
Bằng cách hiểu rõ hơn về hành vi sạc tạm thời, các nhà nghiên cứu đã đặt nền móng cho việc thiết kế các chất dẫn ion-điện tử hỗn hợp với hiệu suất vượt trội, bao gồm thời gian sạc nhanh hơn, mật độ năng lượng cao hơn và tuổi thọ dài hơn.
Phân tích cho thấy các màng dẫn ion-điện tử hỗn hợp mỏng hơn thể hiện hành vi sạc và xả nhanh hơn, tuân theo quy luật tỷ lệ giới hạn độ dày, được dự đoán chính xác bởi mô hình khuếch tán phân số.
Ngoài ra, trở kháng phân số được xác định là một công cụ chẩn đoán hiệu quả để nhận diện hành vi khuếch tán và tối ưu hóa các thông số vận hành của thiết bị.
Ứng dụng mô hình khuếch tán phân số
Nhóm nghiên cứu đã giới thiệu một cách tiếp cận mới bằng cách áp dụng các mô hình khuếch tán phân số, tích hợp hiệu ứng bộ nhớ và tương tác không cục bộ, nhằm mô tả chính xác hơn các quá trình sạc động trong các chất dẫn ion-điện tử hỗn hợp.
Những vật liệu này đóng vai trò quan trọng không chỉ trong lưu trữ năng lượng mà còn trong các ứng dụng sinh học điện tử và tính toán mô phỏng thần kinh.
Được công bố trên tạp chí Advanced Materials, nghiên cứu nhấn mạnh rằng các kết quả đã tạo cầu nối giữa lý thuyết điện hóa và kỹ thuật thiết bị thực tiễn.
Bằng cách điều chỉnh độ dày và cấu trúc màng, các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát chiều hướng truyền tải, từ đó nâng cao hiệu suất thiết bị.
Phương pháp này mang lại một cách tiếp cận đáng tin cậy và có thể tái tạo để định lượng các động lực sạc khuếch tán bất thường trong các thiết bị dựa trên chất dẫn ion-điện tử hỗn hợp.
Nghiên cứu đặt nền tảng cho các công trình tương lai về việc điều chỉnh kết nối ion-điện tử thông qua kiểm soát cấu trúc, đồng thời thúc đẩy việc tích hợp các mô hình phân số trong mô phỏng thiết bị và thiết kế các thiết bị năng lượng và điện tử thế hệ tiếp theo.
Những người quan tâm đến công nghệ pin xe điện có thể tìm hiểu thêm thông tin từ các nguồn uy tín hoặc liên hệ với các nhà cung cấp để khám phá các giải pháp phù hợp với nhu cầu.
