Liệu xe điện có thể áp dụng công nghệ sạc nhanh như điện thoại hay không?

Tuy điện thoại thông minh và các loại xe điện đều sử dụng các công nghệ pin tương đồng nhau, nhưng kích thước của những viên pin mà xe điện sử dụng lớn hơn rất nhiều.

Theo Ibtimes, cả điện thoại thông minh và các loại xe điện đều sử dụng các công nghệ pin tương tự nhau. Tuy nhiên, bạn có thể hình dung rằng, quy mô của loại pin mà xe điện sử dụng lớn hơn rất nhiều so với của điện thoại thông minh, và chúng được sạc bằng các điện cực mạnh hơn được gọi là các điện cực siêu tụ.

Nay, có một nghiên cứu có thể khiến cho các điện cực siêu tụ này có giá thành rẻ hơn và tốc độ sạc nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Washington đã đưa ra một giải pháp cho xe điện rẻ với khả năng sạc nhanh chóng trong một bài báo được đăng trên Tạp chí Nature Microsystems and Nanoengineering.

Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu là trợ lý giáo sư ngành khoa học và kỹ thuật vật liệu Peter Pauzauskie của Đại học Washington, đã mô tả một phương pháp sản xuất điện cực mới sử dụng các vật liệu giàu Carbon được làm khô đến mức trở thành một loại vật chất có dạng khuôn với mật độ thấp được gọi là aerogel - một loại vật liệu siêu nhẹ và xốp, được tổng hợp bằng cách thay thế chất lỏng trong gel bằng chất khí, kết quả thu được là một chất rắn có mật độ vật chất cực thấp và độ dẫn nhiệt thấp.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng molybdenum disulfide và tungsten disulfide và xử lý hai loại vật liệu này với sóng âm tần số cao nhằm mục đích phá vỡ chúng thành các tấm mỏng, rồi sau đó kết hợp chúng thành một khuôn gel giàu Carbon. Họ có thể tổng hợp ra một loại gel ẩm đầy đủ trong chưa đầy hai giờ, trong khi các phương pháp khác sẽ phải mất tới nhiều ngày.

Loại aerogel này có khả năng đóng vai trò như một điện cực, có dung lượng gấp đôi, so với dung lượng lưu trữ sạc của loại pin hiện nay đang được sử dụng trong các xe điện.

Các nhà nghiên cứu tuyên bố pin được làm bằng vật liệu này sẽ không chỉ sạc nhanh hơn mà còn rẻ hơn nhiều so với loại pin truyền thống.

"Trong các ứng dụng công nghiệp, thời gian là tiền bạc. Chúng tôi có thể chế tạo các vật liệu ban đầu cho các;loại điện cực này chỉ trong vài giờ, chứ không mất đến hàng tuần như hiện tại. Và điều đó có thể làm giảm đáng kể chi phí tổng hợp để tạo ra các điện cực siêu tụ với hiệu năng cao", Pauzauskie cho biết trong một bài báo.

Các tụ điện siêu tụ được sản xuất bằng công nghệ này sẽ có diện tích bề mặt lớn hơn. Không giống như pin truyền thống có điện tích từ phản ứng hóa học xảy ra từ bên trong, các siêu tụ lưu trữ các điện tích dương và âm trên bề mặt của chúng.

"Các siêu tụ điện có thể hoạt động nhanh hơn pin vì chúng không bị giới hạn bởi tốc độ phản ứng hoặc các sản phẩm phụ có thể hình thành. Các siêu tụ điện có thể sạc và phóng điện rất nhanh, đó là lý do chúng hoạt động tốt trong việc cung cấp các xung điện này", theo Matthew Lim, một trong những tác giả chính của bài báo và đang theo học tiến sĩ tại Đại học Washington trực thuộc Bộ Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu.

Sử dụng các điện cực làm bằng aerogel cũng sẽ giúp quản lý tốt hơn điện tích trên xe ô tô.

"Chúng có các ứng dụng tuyệt vời trong các môi trường nơi mà bản thân pin hoạt động quá chậm. Trong những khoảng thời gian mà pin quá chậm để đáp ứng nhu cầu năng lượng, một siêu tụ điện có điện cực với diện tích bề mặt cao có thể đẩy nhanh và bù đắp cho mức năng lượng thâm hụt ", theo Matthew Crane, một trong những nhà nghiên cứu cho biết.

Vì vậy, trong khi điện thoại thông minh đã chuyển sang công nghệ sạc nhanh, các hệ thống sạc cho xe điện cũng đã theo kịp ở ngay phía sau. Thách thức duy nhất đối với việc sử dụng công nghệ này là quy mô, điều này thì đã được giải quyết bằng nghiên cứu trên. Quan trọng hơn, việc sử dụng công nghệ sạc mới cho các điện cực siêu tụ sẽ dẫn đến việc các điện cực rẻ hơn và điều này cũng có thể làm tăng tuổi thọ của các trạm sạc điện. Nó sẽ giúp cho xe điện sạc điện dễ dàng hơn và có khả năng khiến cho xe điện trở nên phổ biến hơn so với hiện nay.

Văn Hoàn