Trong thời đại mà điện thoại thông minh và các sản phẩm điện tử đã chiếm lĩnh thị trường ở mức độ cao như hiện nay, công nghệ sạc nhanh cũng đã sớm được áp dụng lên điện thoại di động.
Từng có nhà sản xuất điện thoại tung ra sản phẩm "sạc năm phút, đàm thoại vài giờ", nhưng suy cho cùng, thực tế đều là nhờ vào việc nâng cao công suất sạc của bộ sạc và pin trên cơ sở đảm bảo an toàn.
Sau khi xem xong phần tóm tắt trong chi tiết "Công nghệ sạc siêu tốc", Giang Bác đã hiểu rõ hơn về vấn đề này.
Tuy không "hào nhoáng" như sạc không dây, nhưng nó thực sự là một công nghệ tốt, song xét theo tình hình hiện tại thì còn khó thực hiện hơn cả sạc không dây.
Lấy một viên pin 5000mah làm ví dụ, điện áp xả khoảng 5v, từ đó có thể tính ra năng lượng của pin là 25000 miliwatt giờ, tức là 25wh.
Mà thông thường, một số điện là 1000wh.
Nói cách khác, một chiếc điện thoại có pin 5000mAh cần sạc đi sạc lại ít nhất 40 lần mới tiêu thụ hết một số điện, có thể thấy một số điện tuy nhìn có vẻ không nhiều nhưng tuyệt đối cũng không ít.
Theo tình huống được mô tả trong tài liệu "Công nghệ sạc siêu tốc", pin 25wh có tổng năng lượng tương đương 90 nghìn ws, tức là 90 nghìn Joule.
Muốn sạc đầy pin trong vòng 10 giây, đồng nghĩa với việc bộ sạc và pin đều cần đạt công suất 9kw. Trong cuộc sống hàng ngày, một bộ sạc còn chẳng to bằng nửa nắm tay, liệu có thể có công suất 9kw?
Điều đó tất nhiên là không thể.
Tính toán lại một chút, nếu sạc trong điện áp quy định, tức là điện áp 220v gia dụng.
Thì lúc này, cường độ dòng điện trung bình phải đạt tới 40.9a.
Mà cường độ dòng điện gây nguy hiểm đến tính mạng trong thời gian ngắn là rất nhỏ, ví dụ như dòng điện một chiều 100ma chạy qua cơ thể người vài giây là đủ để gây tử vong, dòng điện xoay chiều còn nhỏ hơn nữa.
Cho nên, trong điều kiện bình thường thì không cho phép cường độ dòng điện cao như vậy tồn tại ở các vật dụng sinh hoạt hàng ngày.
Tất nhiên, "nhịn ăn vì sợ nghẹn" là không đúng, không thể vì một thứ có nguy hiểm mà không dám đụng vào nó.
Ví dụ như lái xe không cẩn thận dễ gây tử vong, cơ quan chức năng cũng không nói cấm lái xe; lại ví như phơi nắng lâu, tia cực tím trong ánh mặt trời sẽ gây ung thư da, nhưng cũng chẳng ai nói không được phơi nắng; hơn nữa dao trong bếp dùng không khéo sẽ cắt đứt ngón tay, thậm chí là chặt đứt cổ, nhưng chưa bao giờ nghe nói có chính sách cấm dùng dao thái rau.
Vì thế, chỉ cần phòng hộ thích đáng, trên thế giới này không có thứ gì là không thể dùng cho nhân loại, ngay cả năng lượng nguyên tử nguy hiểm còn có thể tận dụng, huống chi là dòng điện cỏn con này?
Để giải quyết vấn đề dòng điện quá lớn dễ gây tử vong, thực tế cũng rất đơn giản.
Tài liệu "Công nghệ sạc siêu tốc" có đề cập, chỉ cần tìm được vật liệu có độ linh động điện tử cao hơn, nồng độ hạt tải điện lớn hơn, tức là vật liệu có khả năng chịu tải dòng điện mạnh hơn, thì có thể thực hiện truyền tải điện năng với cường độ dòng điện lớn hơn bằng kích thước dây sạc bình thường.
Đồng thời xử lý tốt vật liệu cách điện, thế là các bài toán cơ bản coi như đã được giải quyết.
Vật liệu cách điện thì còn dễ nói, hiện nay trên thế giới có không ít vật liệu cách điện ưu tú, nhưng loại vật liệu có khả năng chịu tải dòng điện mạnh này thì lại khó tìm.
Hiện tại được dùng nhiều nhất là dây đồng, nhưng tốc độ di chuyển của electron trong vật dẫn đồng lại bình thường.
Cái gọi là bình thường này, ý nói là còn chậm hơn cả ốc sên, khoảng 7.5x10 lũy thừa âm 5 m/s.
Trong cuộc sống hàng ngày, tốc độ truyền dẫn của dòng điện sở dĩ rất nhanh, gần bằng tốc độ ánh sáng, là vì tốc độ thiết lập điện trường là tốc độ ánh sáng.
Còn graphene thì sao, vì lý do khe năng lượng bằng không (zero bandgap), electron vô cùng tự do, sau khi thêm điện trường vào, tốc độ di chuyển của electron có thể đạt tới một phần ba trăm tốc độ ánh sáng, vượt xa đồng.
Tốc độ di chuyển electron cao như vậy khiến nhiều nhà khoa học dân gian cho rằng nếu graphene được sản xuất quy mô lớn, chắc chắn sẽ là loại dây dẫn ưu việt hơn đồng gấp nghìn lần, vạn lần.
Nhưng sự thật không phải vậy, độ linh động điện tử của graphene rất cao, nhưng vấn đề là graphene là vật liệu hai chiều, cũng chỉ là một phiến mỏng dày bằng nguyên tử, số lượng electron có thể tải một lần theo chiều thứ ba là vô cùng hạn chế, điều này dẫn đến nồng độ hạt tải điện quá nhỏ, không thích hợp làm dây dẫn.
Vì vậy, vật liệu có khả năng chịu tải dòng điện mạnh được đề cập trong "Công nghệ sạc siêu tốc" là một vấn đề lớn.
Tất nhiên, chỉ cần giải quyết được nó, đừng nói là "Công nghệ sạc siêu tốc", mà cả ngành công nghiệp cáp điện toàn thế giới đều sẽ nhờ vậy mà tạo ra cuộc cách mạng.
Trấn tĩnh lại, Giang Bác tiếp tục xem một vật phẩm khác.
"Tư liệu kỹ thuật về pin lithium-không khí": Đây là tài liệu có thể giải quyết hoàn hảo các điểm khó về mặt kỹ thuật của pin lithium-không khí thế hệ thứ nhất. (Chi tiết)
"Ghi chú 1": Pin lithium-không khí là loại pin dùng lithium làm cực âm (anode), oxy làm chất phản ứng ở cực dương (cathode).
"Ghi chú 2": Nếu vận may của bạn đủ tốt, bạn sẽ có thể dựa vào tài liệu này để đưa mật độ năng lượng của pin lithium-không khí đạt trên 1000wh/kg, nhưng sẽ không vượt quá 3500wh/kg, còn như 11kwh/kg thì hoàn toàn là nói nhảm.
"Ghi chú 3": Nếu bạn chế tạo thành công pin lithium-không khí, công nghệ sạc siêu tốc có lẽ có thể trở thành trang bị tiêu chuẩn của nó.
"Pin lithium-không khí, mật độ năng lượng cao nhất có thể đạt tới 3.5 số/kg ư, cái này cũng quá mạnh rồi đi?" Giang Bác lẩm bẩm.
Thời đại pin hiện nay, cơ bản chính là thời đại của pin lithium-ion, tuy nguyên liệu đều có lithium, nhưng pin lithium-không khí và pin lithium-ion trên thị trường lại là hai khái niệm hoàn toàn khác biệt.
Một loại dùng kim loại lithium làm cực âm, loại kia lại dùng vật liệu dạng graphite làm cực âm, hợp chất kim loại lithium làm cực dương.
Xét từ góc độ mật độ năng lượng, mật độ năng lượng của pin lithium-ion hiện nay về cơ bản vẫn chỉ dừng lại ở mức 150-300wh/kg.
Mà mật độ năng lượng của pin lithium-không khí, ngưỡng cửa chính là 1000wh/kg, chênh lệch vẫn khá rõ rệt.
Về mảng pin này, Giang Bác không hiểu nhiều lắm, nhưng vì trước đây khi đến Vân Thành, từng giúp ba của Bành Vãn Tư làm chút chuyện, đã mua lại công ty sản xuất pin Hoành Uy, nên cũng coi như có chút nhận thức nông cạn.
Cộng thêm mảng xe năng lượng mới đang dần chuyển dịch sang hướng xe điện, nên sự chú ý của Giang Bác là điều đương nhiên.
Nói không ngoa, thị trường pin tương lai chắc chắn ở mức hàng nghìn tỷ, không chỉ điện thoại di động, máy tính bảng, máy quay phim, vòng tay thông minh... những sản phẩm điện tử này cần pin, mà thị trường xe điện và dự trữ năng lượng cũng có nhu cầu về pin vô cùng lớn.
Mà pin lithium-không khí, loại pin kiểu mới này có ngưỡng cửa do hệ thống đánh dấu là 1000wh/kg, một khi tung ra, e rằng sẽ trực tiếp lật đổ cục diện hiện tại của toàn bộ thị trường pin.
Giống như vòng tay thông minh, thiết bị fullerene và tinh chất mọc tóc mà Hắc Cốt Đầu từng tung ra trước đây, mạnh mẽ như vậy.
Tắt hệ thống, Giang Bác lên mạng tra cứu, lại phát hiện bình luận trên mạng về pin lithium-không khí cơ bản đều nhất loạt là phê phán.
Bởi vì thứ này quá tiên tiến, không thể nào làm ra được trong thời đại này.
Khó khăn đầu tiên chính là dùng oxy làm cực dương, vấn đề không có cách nào tách được oxy nguyên chất.
Tiếp đó, hệ thống pin lithium-không khí vô cùng phức tạp, ngoài phản ứng oxy hóa giữa oxy và kim loại lithium ra, bên trong còn có vô số phản ứng phụ, ví dụ như phản ứng phụ giữa Li2O2, điện cực và dung dịch điện phân.
Còn nữa, dùng kim loại lithium làm cực âm, vấn đề đuôi gai lithium không thể giải quyết, dễ dẫn đến cháy nổ pin, điểm này là khó nhất.
Nói tóm lại, trong giới chuyên môn trên mạng hiện nay, bao gồm cả rất nhiều bậc thầy lớn trong và ngoài nước, đều không xem trọng pin lithium-không khí, bất cứ ai nói pin lithium-không khí có tiền đồ, về cơ bản đều bị xem là "nhà khoa học dân gian" mà chế giễu và công kích.
Chỉ là, Giang Bác quay lại kho vật phẩm hệ thống, tìm kiếm theo những điểm mà họ không xem trọng, cuối cùng phát hiện các điểm khó về kỹ thuật đều có phương án giải quyết tương ứng.
Tuy nhiên, Giang Bác không phải chuyên gia nghiên cứu pin, các loại phương trình phản ứng, công thức tính toán và thuật ngữ chuyên môn khiến anh ta nhức đầu, cho nên chỉ lật xem qua một chút, liền đành phải bỏ qua kỹ thuật này.
---❊ ❖ ❊---
