Nghiên cứu mới về công nghệ pin giúp sạc xe điện đầy 100% chỉ trong 4 phút, hứa hẹn thay đổi hoàn toàn trải nghiệm sử dụng xe điện trong tương lai.
Khi cả thế giới đang hướng đến mục tiêu giảm phát thải và giao thông xanh, xe điện được kỳ vọng là giải pháp thay thế lý tưởng cho xe xăng truyền thống. Tuy nhiên, có một rào cản vẫn khiến không ít người do dự đó là thời gian sạc pin quá lâu, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết lạnh. Giữa lúc các hãng xe và giới công nghệ vẫn đang loay hoay tìm lời giải, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Michigan (Mỹ) vừa công bố một công nghệ pin mới, được đánh giá là có tiềm năng thay đổi toàn bộ cục diện ngành xe điện.
Nghiên cứu mới từ Đại học Michigan được kỳ vọng sẽ mở ra bước ngoặt lớn cho công nghệ pin xe điện trong tương lai. (Ảnh minh họa)
Điểm nổi bật của công nghệ này nằm ở khả năng sạc cực nhanh mà không cần thiết kế lại toàn bộ hệ thống pin hay dây chuyền sản xuất. Chỉ với hai cải tiến chính trong cấu trúc pin hiện có, nhóm nghiên cứu đã cho thấy việc sạc đầy xe điện trong chưa đầy 4 phút là hoàn toàn khả thi, ngay cả trong thời tiết mùa đông lạnh giá – vốn là kẻ thù truyền thống của pin lithium-ion.
Cải tiến đầu tiên đến từ việc sử dụng tia laser để tạo các rãnh siêu nhỏ trong lớp anode graphite, một bộ phận quan trọng trong pin. Những rãnh này giúp ion lithium di chuyển dễ dàng và đồng đều hơn trong quá trình sạc và xả, từ đó tăng tốc độ sạc cũng như độ ổn định của pin. Đây không phải là một ý tưởng mới hoàn toàn. Trước đó, nhóm nghiên cứu tại Michigan từng áp dụng kỹ thuật này để tăng gấp năm lần quãng đường di chuyển của xe điện sau mỗi lần sạc.
Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất lại xuất hiện khi thời tiết trở lạnh. Ở nhiệt độ thấp, bề mặt điện cực của pin thường hình thành lớp kim loại lithium không mong muốn, gây cản trở dòng ion, giảm hiệu suất sạc, thậm chí làm hỏng pin trong thời gian dài sử dụng. Để khắc phục tình trạng này, nhóm nghiên cứu đã phát triển thêm một lớp phủ siêu mỏng chỉ dày khoảng 20 nanomet làm từ hợp chất lithium borate-carbonate. Lớp phủ này có vai trò như một màng lọc tinh vi, ngăn sự hình thành lớp kim loại không mong muốn và bảo vệ điện cực trong điều kiện khắc nghiệt.
Khi hai cải tiến trên được kết hợp, hiệu quả đạt được vượt xa mong đợi. Thời gian sạc trong điều kiện lạnh được rút ngắn tới 500% so với công nghệ pin hiện tại. Thay vì mất hơn một tiếng để sạc đầy trong mùa đông, pin có thể được nạp đầy chỉ trong khoảng 4 phút. Đáng chú ý, đây là thời gian để sạc từ 1% lên 100%, chứ không chỉ dừng ở mức 80% như những con số thường thấy trong quảng cáo của nhiều hãng xe.
Không chỉ sạc nhanh, loại pin này còn thể hiện độ bền vượt trội. Sau 100 chu kỳ sạc nhanh liên tiếp, dung lượng pin vẫn giữ được tới 97%, cho thấy khả năng duy trì hiệu suất lâu dài – điều mà không phải dòng pin nào trên thị trường hiện nay cũng làm được. Điều này có ý nghĩa rất lớn, vì nhiều người dùng hiện vẫn e ngại việc sạc nhanh sẽ khiến pin nhanh chai.
Theo phó giáo sư Neil Dasgupta, đồng tác giả nghiên cứu: “Việc sạc xe điện hiện nay mất từ 30 đến 40 phút ngay cả với công nghệ sạc nhanh, và con số đó có thể tăng lên hơn một giờ vào mùa đông. Đây là vấn đề lớn mà chúng tôi muốn giải quyết”. Ông cho biết thêm: “Lần đầu tiên, chúng tôi đã chứng minh được một cách tiếp cận có thể vừa sạc cực nhanh trong thời tiết lạnh, vừa giữ nguyên mật độ năng lượng của pin. Điều này mở ra khả năng ứng dụng thực tế rất lớn”.
Một điểm khiến công nghệ này trở nên khả thi là nó không yêu cầu thay đổi lớn trong dây chuyền sản xuất hiện tại. Việc bổ sung các rãnh laser và phủ lớp vật liệu mới chỉ là những bước bổ sung nhỏ trong quá trình chế tạo pin, hoàn toàn có thể tích hợp vào quy trình hiện có mà không cần đầu tư thêm quá nhiều chi phí hay nguồn lực. Theo nhóm nghiên cứu, nếu nhận được sự hợp tác từ các nhà sản xuất, công nghệ này hoàn toàn có thể được thương mại hóa trong vòng 5 đến 10 năm tới, hoặc thậm chí sớm hơn.
Nếu viễn cảnh này trở thành hiện thực, nó có thể thay đổi cách người tiêu dùng nhìn nhận về xe điện. Nỗi lo chờ đợi hàng giờ để sạc xe sẽ không còn, kể cả vào mùa đông. Với thời gian sạc chỉ vài phút, xe điện có thể thực sự sánh ngang xe xăng về sự tiện lợi, mở đường cho sự bùng nổ trong tiêu dùng và sản xuất. Đặc biệt, tại những quốc gia có mùa đông khắc nghiệt như Canada, Hàn Quốc, Nga hay một phần châu Âu, công nghệ này có thể là đòn bẩy quan trọng thúc đẩy làn sóng chuyển đổi sang phương tiện điện hóa.
Theo Diễn đàn doanh nghiệp
diendandoanhnghiep.vn
Khi cả thế giới đang hướng đến mục tiêu giảm phát thải và giao thông xanh, xe điện được kỳ vọng là giải pháp thay thế lý tưởng cho xe xăng truyền thống. Tuy nhiên, có một rào cản vẫn khiến không ít người do dự đó là thời gian sạc pin quá lâu, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết lạnh. Giữa lúc các hãng xe và giới công nghệ vẫn đang loay hoay tìm lời giải, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Michigan (Mỹ) vừa công bố một công nghệ pin mới, được đánh giá là có tiềm năng thay đổi toàn bộ cục diện ngành xe điện.
Nghiên cứu mới từ Đại học Michigan được kỳ vọng sẽ mở ra bước ngoặt lớn cho công nghệ pin xe điện trong tương lai. (Ảnh minh họa)
Điểm nổi bật của công nghệ này nằm ở khả năng sạc cực nhanh mà không cần thiết kế lại toàn bộ hệ thống pin hay dây chuyền sản xuất. Chỉ với hai cải tiến chính trong cấu trúc pin hiện có, nhóm nghiên cứu đã cho thấy việc sạc đầy xe điện trong chưa đầy 4 phút là hoàn toàn khả thi, ngay cả trong thời tiết mùa đông lạnh giá – vốn là kẻ thù truyền thống của pin lithium-ion.
Cải tiến đầu tiên đến từ việc sử dụng tia laser để tạo các rãnh siêu nhỏ trong lớp anode graphite, một bộ phận quan trọng trong pin. Những rãnh này giúp ion lithium di chuyển dễ dàng và đồng đều hơn trong quá trình sạc và xả, từ đó tăng tốc độ sạc cũng như độ ổn định của pin. Đây không phải là một ý tưởng mới hoàn toàn. Trước đó, nhóm nghiên cứu tại Michigan từng áp dụng kỹ thuật này để tăng gấp năm lần quãng đường di chuyển của xe điện sau mỗi lần sạc.
Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất lại xuất hiện khi thời tiết trở lạnh. Ở nhiệt độ thấp, bề mặt điện cực của pin thường hình thành lớp kim loại lithium không mong muốn, gây cản trở dòng ion, giảm hiệu suất sạc, thậm chí làm hỏng pin trong thời gian dài sử dụng. Để khắc phục tình trạng này, nhóm nghiên cứu đã phát triển thêm một lớp phủ siêu mỏng chỉ dày khoảng 20 nanomet làm từ hợp chất lithium borate-carbonate. Lớp phủ này có vai trò như một màng lọc tinh vi, ngăn sự hình thành lớp kim loại không mong muốn và bảo vệ điện cực trong điều kiện khắc nghiệt.
Khi hai cải tiến trên được kết hợp, hiệu quả đạt được vượt xa mong đợi. Thời gian sạc trong điều kiện lạnh được rút ngắn tới 500% so với công nghệ pin hiện tại. Thay vì mất hơn một tiếng để sạc đầy trong mùa đông, pin có thể được nạp đầy chỉ trong khoảng 4 phút. Đáng chú ý, đây là thời gian để sạc từ 1% lên 100%, chứ không chỉ dừng ở mức 80% như những con số thường thấy trong quảng cáo của nhiều hãng xe.
Không chỉ sạc nhanh, loại pin này còn thể hiện độ bền vượt trội. Sau 100 chu kỳ sạc nhanh liên tiếp, dung lượng pin vẫn giữ được tới 97%, cho thấy khả năng duy trì hiệu suất lâu dài – điều mà không phải dòng pin nào trên thị trường hiện nay cũng làm được. Điều này có ý nghĩa rất lớn, vì nhiều người dùng hiện vẫn e ngại việc sạc nhanh sẽ khiến pin nhanh chai.
Theo phó giáo sư Neil Dasgupta, đồng tác giả nghiên cứu: “Việc sạc xe điện hiện nay mất từ 30 đến 40 phút ngay cả với công nghệ sạc nhanh, và con số đó có thể tăng lên hơn một giờ vào mùa đông. Đây là vấn đề lớn mà chúng tôi muốn giải quyết”. Ông cho biết thêm: “Lần đầu tiên, chúng tôi đã chứng minh được một cách tiếp cận có thể vừa sạc cực nhanh trong thời tiết lạnh, vừa giữ nguyên mật độ năng lượng của pin. Điều này mở ra khả năng ứng dụng thực tế rất lớn”.
Một điểm khiến công nghệ này trở nên khả thi là nó không yêu cầu thay đổi lớn trong dây chuyền sản xuất hiện tại. Việc bổ sung các rãnh laser và phủ lớp vật liệu mới chỉ là những bước bổ sung nhỏ trong quá trình chế tạo pin, hoàn toàn có thể tích hợp vào quy trình hiện có mà không cần đầu tư thêm quá nhiều chi phí hay nguồn lực. Theo nhóm nghiên cứu, nếu nhận được sự hợp tác từ các nhà sản xuất, công nghệ này hoàn toàn có thể được thương mại hóa trong vòng 5 đến 10 năm tới, hoặc thậm chí sớm hơn.
Nếu viễn cảnh này trở thành hiện thực, nó có thể thay đổi cách người tiêu dùng nhìn nhận về xe điện. Nỗi lo chờ đợi hàng giờ để sạc xe sẽ không còn, kể cả vào mùa đông. Với thời gian sạc chỉ vài phút, xe điện có thể thực sự sánh ngang xe xăng về sự tiện lợi, mở đường cho sự bùng nổ trong tiêu dùng và sản xuất. Đặc biệt, tại những quốc gia có mùa đông khắc nghiệt như Canada, Hàn Quốc, Nga hay một phần châu Âu, công nghệ này có thể là đòn bẩy quan trọng thúc đẩy làn sóng chuyển đổi sang phương tiện điện hóa.
Theo Diễn đàn doanh nghiệp
Đột phá mới về pin xe điện có thể thay đổi cuộc chơi toàn cầu
Nghiên cứu mới về công nghệ pin giúp sạc xe điện đầy 100% chỉ trong 4 phút, hứa hẹn thay đổi hoàn toàn trải nghiệm sử dụng xe điện trong tương lai.
diendandoanhnghiep.vn