Bước đột phá về pin thể rắn có thể cắt giảm chi phí xe điện và thời gian sạc lại

Bước đột phá về pin thể rắn có thể cắt giảm chi phí xe điện và thời gian sạc lại

    Bước đột phá về pin thể rắn có thể cắt giảm chi phí xe điện và thời gian sạc lại

    e-Tron charging

    NGUỒN: AUDI


    Các nhà khoa học từ Úc và Nhật Bản cho biết họ đã tạo ra một bước đột phá trong việc sản xuất pin thể rắn bền bỉ mà họ cho rằng có thể “giảm đáng kể” giá thành của xe điện đồng thời trang bị cho chúng khả năng sạc lại nhanh hơn nhiều.

    Ô tô điện và các loại xe điện khác thường chạy bằng pin lithium-ion, loại pin này ở giai đoạn này đang phải vật lộn để mang lại hiệu suất và độ bền cần thiết với mức giá cạnh tranh với các loại xe ICE chạy bằng xăng.

    Trong nỗ lực tìm kiếm các giải pháp thay thế cho li-ion, pin thể rắn đã mang lại sự cải thiện về an toàn vận hành – vì chúng không làm tràn chất lỏng độc hại khi bị thủng – và về tốc độ sạc.

    Mặt khác, pin thể rắn cho đến nay đã được phát hiện là có độ bền hạn chế, với các lần sạc lặp đi lặp lại sẽ làm hỏng giao diện giữa các điện cực và chất điện phân rắn và gây ra những thay đổi không thể đảo ngược trong hóa học tinh thể của các điện cực.

    Để đạt được mục tiêu này, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Naoaki Yabuuchi của Đại học Quốc gia Yokohama ở Nhật Bản đứng đầu đã thử nghiệm một vật liệu điện cực dương mới trong một tế bào hoàn toàn ở trạng thái rắn bằng cách kết hợp nó với một chất điện phân rắn thích hợp và một điện cực âm.

    Công trình của họ, được trình bày chi tiết trong một báo cáo đăng trên tạp chí Nature Materials do Phó Giáo sư Neeraj Sharma từ UNSW ở Úc đồng tác giả, cho thấy tế bào này thể hiện “công suất đáng chú ý” là 300 mAh/g (milliampe-giờ trên mỗi gam khối lượng) mà không cần xuống cấp hơn 400 chu kỳ sạc/xả.

    Sharma cho biết: “Việc không có hiện tượng giảm dần dung lượng trong 400 chu kỳ cho thấy rõ ràng hiệu suất vượt trội của vật liệu này so với hiệu suất được báo cáo cho các tế bào trạng thái rắn hoàn toàn thông thường với các vật liệu phân lớp.

    “Phát hiện này có thể làm giảm đáng kể chi phí pin. Sự phát triển của pin thể rắn hiệu suất cao thực tế cũng có thể dẫn đến sự phát triển của các loại xe điện tiên tiến.”

    Vật liệu mà nhóm nghiên cứu sử dụng kết hợp các phần được tối ưu hóa của lithium titanate (Li2TiO3) và lithium vanadi dioxide (LiVO2).

    Nhóm nghiên cứu cho biết ở kích thước hạt phù hợp - theo thứ tự nanomet - một lượng lớn ion lithium của vật liệu có thể được đưa vào và chiết xuất một cách thuận nghịch trong quá trình sạc/xả, dẫn đến công suất cao.

    Tuy nhiên, quan trọng hơn, vật liệu này có thể tích gần như bằng nhau khi được sạc đầy và xả hết điện – một đặc tính “nổi bật” dẫn đến độ bền được cải thiện.

    Yabuuchi cho biết: “Khi độ co rút và độ giãn nở được cân bằng tốt, độ ổn định về kích thước sẽ được duy trì trong khi pin được sạc hoặc xả, tức là trong quá trình đạp xe,” Yabuuchi nói.

    “Chúng tôi dự đoán rằng một vật liệu thực sự không thay đổi về kích thước – một vật liệu vẫn giữ được thể tích của nó trong chu trình điện hóa – có thể được phát triển bằng cách tối ưu hóa hơn nữa thành phần hóa học của chất điện phân.”

    Các nhà nghiên cứu cho biết thông qua những cải tiến hơn nữa, có thể sớm sản xuất được loại pin đủ tốt cho xe điện về giá cả, độ an toàn, dung lượng, tốc độ sạc và tuổi thọ.

    Yabuuchi cho biết: “Sự phát triển của pin thể rắn có tuổi thọ cao và hiệu suất cao sẽ giải quyết một số vấn đề của xe điện.

    “Ví dụ, trong tương lai, có thể sạc đầy một chiếc xe điện chỉ trong vòng năm phút.”

    Zalo
    Hotline