Nguyễn Tiến Đạt
Intern Writer
Các nhà khoa học cho biết pin có khả năng tự phục hồi có thể là "bí quyết" giúp cải thiện phạm vi hoạt động và tuổi thọ.
Không có giải pháp nào phù hợp với tất cả mọi người cho pin xe điện. Kích thước pin khác nhau giữa các 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 vậy: mật độ năng lượng cao hơn, sạc nhanh hơn, hiệu quả về chi phí và an toàn hơn. Nhưng phương tiện để đạt được mục tiêu đó vẫn liên tục thay đổi. Các nhà khoa học nghiên cứu về pin ở Châu Âu cho biết một cách để đạt được những mục tiêu này là một bộ pin "tự sửa chữa" cũng 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 các loại pin lithium-ion thông thường 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 bộ tách và chất kết dính ở giữa. Phép loại suy này có thể đúng với bất kỳ loại pin nào, nhưng đây là lý do tại sao loại pin này lại khác.
Cathode được cho là sử dụng oxit lithium-niken-mangan, rõ ràng là không chứa coban và chứa ít niken và ít lithium hơn so với pin EV thông thường. Hóa chất này cung cấp điện áp trung bình cao hơn, giúp cải thiện thời gian sạc và hiệu suất. Nó cũng chứa nhiều năng lượng hơn vào một thể tích nhỏ hơn, nhà khoa học Nils Peter Wagner của SINTEF nói với ấn phẩm Tech Xplore của Anh .
Mặt khác, cực dương được làm từ hợp chất silicon-graphite. Các công ty sản xuất pin ngày càng khám phá cực dương silicon vì họ loại bỏ được sự 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 khám phá cực dương silicon. Nhược điểm là cực dương silicon có xu hướng phồng lên trong các chu kỳ sạc và xả. Nhưng vấn đề đó được giải quyết bằng hợp chất graphite, giúp cực dương có độ bền và độ ổn định.
Ngoài ra còn có một loại "keo siêu dính" được cho là có thể sửa chữa những hư hỏng nhỏ ở các cell, giống như lốp xe tự vá. Nó có dạng chất kết dính và chất tách đặc biệt giúp giữ cấu trúc pin lại với nhau. Nói một cách đơn giản, chất kết dính là vật liệu giữ các hạt hoạt động trong pin lại với nhau, trong khi chất tách ngăn ngừa đoản mạch, đảm bảo cực âm và cực dương không tiếp xúc với nhau. Theo SINTEF, quá trình phát triển chất điện phân nguyên mẫu thế hệ đầu tiên bằng những vật liệu này đã hoàn tất và hiện tại trọng tâm là 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 tiến hành để mở rộng quy mô sản xuất. Đổi mới trong phòng thí nghiệm là một chuyện, nhưng áp dụng tất cả sự phát triển đó vào một sản phẩm thực tế, được sản xuất hàng loạt lại là một thách thức hoàn toàn khác. Chúng ta đã chứng kiến nhiều đột phá về hóa học pin trong vài năm qua, nhưng rất ít đột phá được đưa vào thế giới thực.
Như Bob Lee, chủ tịch kiêm giám đốc chiến lược của LG Energy Solution tại Bắc Mỹ đã nói trong podcast Autoline Network , “Sản xuất là công nghệ. Cố gắng sản xuất [pin] với khối lượng lớn trên diện tích bề mặt lớn theo cách đồng đều, đó chính là bí quyết.”
Không có giải pháp nào phù hợp với tất cả mọi người cho pin xe điện. Kích thước pin khác nhau giữa các 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 vậy: mật độ năng lượng cao hơn, sạc nhanh hơn, hiệu quả về chi phí và an toàn hơn. Nhưng phương tiện để đạt được mục tiêu đó vẫn liên tục thay đổi. Các nhà khoa học nghiên cứu về pin ở Châu Âu cho biết một cách để đạt được những mục tiêu này là một bộ pin "tự sửa chữa" cũng 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 các loại pin lithium-ion thông thường 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 bộ tách và chất kết dính ở giữa. Phép loại suy này có thể đúng với bất kỳ loại pin nào, nhưng đây là lý do tại sao loại pin này lại khác.
Cathode được cho là sử dụng oxit lithium-niken-mangan, rõ ràng là không chứa coban và chứa ít niken và ít lithium hơn so với pin EV thông thường. Hóa chất này cung cấp điện áp trung bình cao hơn, giúp cải thiện thời gian sạc và hiệu suất. Nó cũng chứa nhiều năng lượng hơn vào một thể tích nhỏ hơn, nhà khoa học Nils Peter Wagner của SINTEF nói với ấn phẩm Tech Xplore của Anh .
Mặt khác, cực dương được làm từ hợp chất silicon-graphite. Các công ty sản xuất pin ngày càng khám phá cực dương silicon vì họ loại bỏ được sự 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 khám phá cực dương silicon. Nhược điểm là cực dương silicon có xu hướng phồng lên trong các chu kỳ sạc và xả. Nhưng vấn đề đó được giải quyết bằng hợp chất graphite, giúp cực dương có độ bền và độ ổn định.
Ngoài ra còn có một loại "keo siêu dính" được cho là có thể sửa chữa những hư hỏng nhỏ ở các cell, giống như lốp xe tự vá. Nó có dạng chất kết dính và chất tách đặc biệt giúp giữ cấu trúc pin lại với nhau. Nói một cách đơn giản, chất kết dính là vật liệu giữ các hạt hoạt động trong pin lại với nhau, trong khi chất tách ngăn ngừa đoản mạch, đảm bảo cực âm và cực dương không tiếp xúc với nhau. Theo SINTEF, quá trình phát triển chất điện phân nguyên mẫu thế hệ đầu tiên bằng những vật liệu này đã hoàn tất và hiện tại trọng tâm là 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 tiến hành để mở rộng quy mô sản xuất. Đổi mới trong phòng thí nghiệm là một chuyện, nhưng áp dụng tất cả sự phát triển đó vào một sản phẩm thực tế, được sản xuất hàng loạt lại là một thách thức hoàn toàn khác. Chúng ta đã chứng kiến nhiều đột phá về hóa học pin trong vài năm qua, nhưng rất ít đột phá được đưa vào thế giới thực.
Như Bob Lee, chủ tịch kiêm giám đốc chiến lược của LG Energy Solution tại Bắc Mỹ đã nói trong podcast Autoline Network , “Sản xuất là công nghệ. Cố gắng sản xuất [pin] với khối lượng lớn trên diện tích bề mặt lớn theo cách đồng đều, đó chính là bí quyết.”
