Công nghệ pin tự phục hồi giúp xe điện đi xa hơn, bền hơn

Nguồn: Mercedes-Benz

Không có giải pháp nào phù hợp cho tất cả mọi loại pin xe điện và xe nâng điện. Kích thước pin khác nhau tùy theo từng loại xe và trong nhiều trường hợp, thành phần hóa học của chúng cũng khác nhau. Đối với các nhà sản xuất pin, mục tiêu vẫn như cũ: mật độ năng lượng cao hơn, sạc nhanh hơn, hiệu quả chi phí và an toàn hơn. Tuy nhiên, cách thức để đạt được mục tiêu này vẫn luôn thay đổi. Các nhà khoa học nghiên cứu pin ở châu Âu cho biết một cách để đạt được những mục tiêu này là một bộ pin "tự phục hồi" thân thiện với môi trường.

Tổ chức nghiên cứu SINTEF của Na Uy — còn được gọi là Quỹ Nghiên cứu Công nghiệp và Kỹ thuật — đã thử nghiệm một loại pin mà họ tuyên bố là ổn định hơn pin lithium-ion truyền thống và có thể cung cấp phạm vi lái xe tốt hơn với tuổi thọ dài hơn. Họ ví loại pin này như một chiếc "bánh sandwich", với cực âm ở trên, cực dương ở dưới và các lớp phân cách và chất kết dính ở giữa. Phép so sánh này có thể đúng với bất kỳ loại pin nào, nhưng đây là lý do tại sao loại pin này lại khác biệt.

Cực âm được cho là sử dụng oxit lithium-niken-mangan, một hợp chất dường như không chứa coban và chứa ít niken và lithium hơn so với pin xe điện thông thường. Hóa chất này cung cấp điện áp trung bình cao hơn, giúp cải thiện thời gian sạc và hiệu suất. Nhà khoa học Nils Peter Wagner của SINTEF chia sẻ với tạp chí Tech Xplore của Anh rằng nó cũng chứa nhiều năng lượng hơn trong một thể tích nhỏ hơn .

Mặt khác, cực dương được làm từ vật liệu composite silicon-graphite. Các công ty pin đang ngày càng khám phá cực dương silicon vì chúng khắc phục được nhược điểm kém hiệu quả của cực dương chứa nhiều graphite. Một số công ty khởi nghiệp về pin của Mỹ, bao gồm Amprius, Group14 và Sila Nanotechnologies, đang nghiên cứu cực dương silicon. Nhược điểm là cực dương silicon có xu hướng phồng lên trong các chu kỳ sạc và xả. Tuy nhiên, vấn đề này đã được giải quyết với vật liệu composite graphite, giúp tăng cường độ bền và độ ổn định cho cực dương.

Ngoài ra còn có một loại "siêu keo" được cho là có khả năng sửa chữa những hư hỏng nhỏ trên các cell, tương tự như lốp xe tự vá. Nó có dạng chất kết dính và lớp tách đặc biệt giúp giữ chặt cấu trúc pin. Nói một cách đơn giản, chất kết dính là vật liệu giữ các hạt hoạt động trong pin lại với nhau, trong khi lớp tách ngăn ngừa đoản mạch, đảm bảo cực âm và cực dương không tiếp xúc. Theo SINTEF, việc phát triển nguyên mẫu chất điện phân thế hệ đầu tiên với những vật liệu này đã hoàn tất và hiện đang tập trung vào các cell thế hệ thứ hai.

Bước cuối cùng là tìm ra cách đưa công nghệ này ra thị trường, với các kế hoạch được cho là đang được triển khai để mở rộng quy mô sản xuất. Đổi mới trong phòng thí nghiệm là một chuyện, nhưng áp dụng tất cả những phát triển đó vào một sản phẩm thực tế, được sản xuất hàng loạt lại là một thách thức hoàn toàn khác. Pin lithium đóng vai trò quan trọng đối với các dòng xe điện, và chúng ta đã chứng kiến nhiều đột phá về hóa học pin trong vài năm qua, nhưng rất ít trong số đó được ứng dụng vào thực tế.

Như Bob Lee, chủ tịch kiêm giám đốc chiến lược của LG Energy Solution tại Bắc Mỹ, đã phát biểu trong podcast Autoline Network : “Sản xuất chính là công nghệ. Cố gắng sản xuất pin với số lượng lớn trên diện tích bề mặt lớn một cách đồng đều, đó chính là bí quyết.”