Bước đột phá về công nghệ pin mở đường cho việc áp dụng hàng loạt xe điện giá cả phải chăng
của Đại học Bang Pennsylvania
Loại pin sạc nhanh 10 phút này được phát triển cho ô tô điện, với hộp đen phía trên chứa hệ thống quản lý pin để điều khiển mô-đun. Ảnh: EC Power
Một bước đột phá trong thiết kế pin xe điện đã cho phép thời gian sạc 10 phút cho một loại pin EV điển hình. Sự kết hợp phá kỷ lục giữa thời gian sạc ngắn hơn và năng lượng thu được nhiều hơn cho phạm vi di chuyển dài hơn đã được công bố vào ngày hôm nay (12 tháng 10) trên tạp chí Nature.
Chao-Yang Wang, Giáo sư Kỹ thuật Cơ khí William E. Diefenderfer tại Penn State và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Nhu cầu về pin nhỏ hơn, sạc nhanh hơn bao giờ hết. "Đơn giản là không có đủ pin và nguyên liệu thô quan trọng, đặc biệt là những sản phẩm được sản xuất trong nước, để đáp ứng nhu cầu dự kiến."
Vào tháng 8, Ban Tài nguyên Không khí của California đã thông qua một kế hoạch sâu rộng nhằm hạn chế và cuối cùng là cấm bán ô tô chạy bằng xăng trong tiểu bang. Đến năm 2035, thị trường ô tô lớn nhất Hoa Kỳ sẽ ngừng sử dụng động cơ đốt trong một cách hiệu quả.
Wang giải thích, nếu doanh số bán ô tô mới chuyển sang xe điện chạy bằng pin (EV) thì chúng sẽ cần phải khắc phục hai nhược điểm lớn: chúng quá chậm để sạc lại và quá lớn để có hiệu quả và giá cả phải chăng. Thay vì mất một vài phút tại máy bơm xăng, tùy thuộc vào pin, một số xe điện có thể mất cả ngày để sạc lại.
Wang, người có phòng thí nghiệm hợp tác với công ty khởi nghiệp của State College cho biết: “Công nghệ sạc nhanh của chúng tôi hoạt động với hầu hết các loại pin tiêu tốn nhiều năng lượng và sẽ mở ra một khả năng mới để giảm kích thước pin xe điện từ 150 xuống 50 kWh mà không khiến người lái xe cảm thấy lo lắng. EC Quyền lực để phát triển công nghệ. "Các loại pin nhỏ hơn, sạc nhanh hơn sẽ cắt giảm đáng kể chi phí pin và việc sử dụng các nguyên liệu thô quan trọng như coban, than chì và lithium, cho phép áp dụng hàng loạt xe điện giá cả phải chăng."
Wang giải thích, công nghệ này dựa trên điều biến nhiệt bên trong, một phương pháp chủ động để kiểm soát nhiệt độ nhằm yêu cầu hiệu suất tốt nhất có thể của pin. Pin hoạt động hiệu quả nhất khi chúng nóng, nhưng không quá nóng. Giữ pin luôn ổn định ở nhiệt độ thích hợp là thách thức lớn đối với các kỹ sư pin. Trước đây, họ đã dựa vào các hệ thống sưởi và làm mát bên ngoài, cồng kềnh để điều chỉnh nhiệt độ của pin, chúng phản hồi chậm và lãng phí nhiều năng lượng, Wang nói.
Thay vào đó, Wang và nhóm của ông quyết định điều chỉnh nhiệt độ từ bên trong pin. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một cấu trúc pin mới bổ sung một lá niken siêu mỏng làm thành phần thứ tư bên cạnh anốt, chất điện phân và catốt. Hoạt động như một chất kích thích, lá niken tự điều chỉnh nhiệt độ và khả năng phản ứng của pin, cho phép sạc nhanh trong 10 phút đối với bất kỳ loại pin EV nào, Wang giải thích.
Các nhà nghiên cứu viết: “Pin sạc nhanh thực sự sẽ có tác động tức thì. "Vì không có đủ khoáng chất thô để mỗi chiếc ô tô động cơ đốt trong được thay thế bằng một chiếc EV trang bị 150 kWh, nên việc sạc nhanh là điều bắt buộc đối với những chiếc EV trở thành xu hướng chủ đạo."
Đối tác của nghiên cứu, EC Power, đang làm việc để sản xuất và thương mại hóa loại pin sạc nhanh cho một tương lai bền vững và giá cả phải chăng của điện khí hóa xe cộ, Wang cho biết.
Các đồng tác giả khác trong nghiên cứu là Teng Liu, Xiao-Guang Yang, Shanhai Ge và Yongjun Leng của Penn State và Nathaniel Stanley, Eric Rountree và Brian McCarthy của EC Power.
