Bỉ Ngạn Hoa
Writer
Xe điện đang trở nên phổ biến hơn, nhưng nhiều xe gặp phải vấn đề về hiệu suất giảm trong thời tiết lạnh. Khi nhiệt độ giảm, quá trình sạc chậm lại và phạm vi lái xe cũng giảm đáng kể.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Michigan và Arbor Battery Innovations đã tìm ra một giải pháp đầy hứa hẹn có thể giải quyết những vấn đề này. Họ đã phát triển một loại pin lithium-ion thử nghiệm hoạt động tốt ở nhiệt độ dưới 0, cho phép sạc nhanh và phạm vi lái xe đáng tin cậy.
Cải tiến chính là "kiến trúc điện cực 3D" đặc biệt giúp pin xử lý tốt hơn trong điều kiện cực lạnh. Thông thường, nhiệt độ rất thấp làm chậm chuyển động của các electron trong pin xe điện, dẫn đến thời gian sạc lâu hơn và quãng đường lái xe ngắn hơn.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tập trung vào cực dương, nơi các ion lithium được lưu trữ trong quá trình sạc. Họ đã sử dụng tia laser để thay đổi than chì trong cực dương, tạo ra các đường dẫn cho phép các ion lithium di chuyển và lắng đọng nhanh hơn. Mặc dù điều này giúp tăng tốc quá trình sạc, nhưng nó cũng tạo ra một thách thức mới: mạ lithium. Hiện tượng này xảy ra khi lithium tích tụ trên bề mặt anot thay vì được hấp thụ, có thể gây hại cho hiệu suất và độ an toàn của pin.
Nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề mạ bằng cách phủ một lớp phủ rất mỏng, dày khoảng 20 nanomet, lên pin. Lớp phủ này, được làm từ lithium borat-cacbonat, ngăn lithium mạ. Do đó, pin có thể sạc nhanh ở tốc độ 6C, nghĩa là có thể sạc đầy chỉ trong 10 phút, ngay cả ở nhiệt độ -10 độ C. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hiệu suất của pin vẫn mạnh sau 100 chu kỳ sạc trong điều kiện lạnh giá này.
Neil Dasgupta, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Michigan và là đồng tác giả của nghiên cứu, tuyên bố rằng công nghệ mới này có thể được bổ sung vào các quy trình sản xuất pin hiện tại mà không cần thay đổi lớn.
Xe điện hiện đại đã sử dụng hệ thống làm mát pin và máy bơm nhiệt để hỗ trợ trong thời tiết lạnh giá. Tuy nhiên, các phương pháp này không phải lúc nào cũng hiệu quả và nhiều chủ sở hữu xe điện nhận thấy phạm vi hoạt động giảm trong thời tiết rất lạnh. Nếu công nghệ pin mới này có thể được sản xuất thành công cho xe điện, nó có thể giúp ích cho những người mua tiềm năng, đặc biệt là ở những khu vực có điều kiện mùa đông khắc nghiệt.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Michigan và Arbor Battery Innovations đã tìm ra một giải pháp đầy hứa hẹn có thể giải quyết những vấn đề này. Họ đã phát triển một loại pin lithium-ion thử nghiệm hoạt động tốt ở nhiệt độ dưới 0, cho phép sạc nhanh và phạm vi lái xe đáng tin cậy.
Cải tiến chính là "kiến trúc điện cực 3D" đặc biệt giúp pin xử lý tốt hơn trong điều kiện cực lạnh. Thông thường, nhiệt độ rất thấp làm chậm chuyển động của các electron trong pin xe điện, dẫn đến thời gian sạc lâu hơn và quãng đường lái xe ngắn hơn.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tập trung vào cực dương, nơi các ion lithium được lưu trữ trong quá trình sạc. Họ đã sử dụng tia laser để thay đổi than chì trong cực dương, tạo ra các đường dẫn cho phép các ion lithium di chuyển và lắng đọng nhanh hơn. Mặc dù điều này giúp tăng tốc quá trình sạc, nhưng nó cũng tạo ra một thách thức mới: mạ lithium. Hiện tượng này xảy ra khi lithium tích tụ trên bề mặt anot thay vì được hấp thụ, có thể gây hại cho hiệu suất và độ an toàn của pin.
Nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề mạ bằng cách phủ một lớp phủ rất mỏng, dày khoảng 20 nanomet, lên pin. Lớp phủ này, được làm từ lithium borat-cacbonat, ngăn lithium mạ. Do đó, pin có thể sạc nhanh ở tốc độ 6C, nghĩa là có thể sạc đầy chỉ trong 10 phút, ngay cả ở nhiệt độ -10 độ C. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hiệu suất của pin vẫn mạnh sau 100 chu kỳ sạc trong điều kiện lạnh giá này.
Neil Dasgupta, giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Michigan và là đồng tác giả của nghiên cứu, tuyên bố rằng công nghệ mới này có thể được bổ sung vào các quy trình sản xuất pin hiện tại mà không cần thay đổi lớn.
Xe điện hiện đại đã sử dụng hệ thống làm mát pin và máy bơm nhiệt để hỗ trợ trong thời tiết lạnh giá. Tuy nhiên, các phương pháp này không phải lúc nào cũng hiệu quả và nhiều chủ sở hữu xe điện nhận thấy phạm vi hoạt động giảm trong thời tiết rất lạnh. Nếu công nghệ pin mới này có thể được sản xuất thành công cho xe điện, nó có thể giúp ích cho những người mua tiềm năng, đặc biệt là ở những khu vực có điều kiện mùa đông khắc nghiệt.
