Việc áp dụng rộng rãi xe điện phụ thuộc rất nhiều vào sự phát triển của công nghệ pin mạnh mẽ và sạc nhanh có thể hỗ trợ hoạt động liên tục của chúng trong thời gian dài. Một giải pháp lưu trữ năng lượng được đề xuất để cải thiện độ bền của xe điện bao gồm việc sử dụng cái gọi là pin cấu trúc.
Tín dụng: Khoa học và Công nghệ Composites (2024). DOI: 10.1016/j.compscitech.2024.110783
Pin cấu trúc là loại pin có thể phục vụ hai mục đích, vừa là thành phần cấu trúc của xe vừa là giải pháp lưu trữ năng lượng. Thay vì là thành phần bên ngoài được thêm vào thiết bị điện tử hoặc điện, những loại pin này được nhúng trực tiếp vào cấu trúc.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Thượng Hải và cộng sự của họ gần đây đã đưa ra một chiến lược đầy hứa hẹn để chế tạo pin cấu trúc hiệu suất cao với cấu hình hình học có thể tùy chỉnh. Chiến lược của họ, được nêu trong một bài báo được công bố trên Tạp chí Khoa học và Công nghệ Composites, cho phép in 3D pin lithium-ion cấu trúc cho các cấu hình hình học khác nhau.
Yinhua Bao, tác giả liên hệ của bài báo, chia sẻ với Tech Xplore: "Nghiên cứu này nhằm mục đích thiết kế một cấu trúc lưu trữ năng lượng và chịu tải tích hợp có khả năng chịu tải và lưu trữ năng lượng cao".
"Về mặt thiết kế hệ thống lưu trữ năng lượng có cấu trúc, khoa học vật liệu chủ yếu tập trung vào việc tổng hợp và sử dụng vật liệu, cũng như thiết kế thứ cấp các thành phần để lưu trữ năng lượng.
"Ví dụ, có thể sử dụng khung sợi carbon hoặc khung sợi thủy tinh và có thể thực hiện các sửa đổi đối với điện cực, bộ tách hoặc chất điện phân của pin để tăng cường hiệu suất chịu tải của hệ thống lưu trữ năng lượng có cấu trúc."
Mặc dù có những lợi thế tiềm năng, nhiều giải pháp lưu trữ năng lượng cấu trúc được chế tạo trước đây được phát hiện có những hạn chế đáng kể. Những hạn chế này bao gồm mật độ năng lượng tương đối thấp và hiệu suất tuần hoàn cơ điện kém.
Là một phần của nghiên cứu, Bao và các đồng nghiệp của ông đã bắt đầu chế tạo pin cấu trúc có hiệu suất tốt hơn bằng cách sử dụng chiến lược chế tạo có thể mở rộng. Họ đặc biệt khám phá khả năng chế tạo những loại pin này bằng cách sử dụng công nghệ in 3D, hiện đang được sử dụng rộng rãi để sản xuất nhiều sản phẩm và linh kiện điện tử khác nhau.
Bao cho biết: "Bằng cách tận dụng công nghệ in 3D, chúng tôi hướng đến mục tiêu tạo ra các khung cấu trúc có thể tùy chỉnh, khi kết hợp với vật liệu lưu trữ năng lượng, tạo thành các thành phần có chức năng lưu trữ năng lượng và chịu tải tích hợp, có mật độ năng lượng và khả năng chịu tải cao".
"Khung kết cấu được thiết kế để đóng vai trò chịu tải chính, giảm thiểu hoặc hạn chế thiệt hại cho vật liệu lưu trữ năng lượng trong quá trình chịu tải, do đó đảm bảo khả năng lưu trữ năng lượng tuyệt vời."
Khung cấu trúc do Bao và các đồng nghiệp giới thiệu có thể được điều chỉnh để cho phép in 3D các loại pin cấu trúc cho nhiều ứng dụng khác nhau, vượt ra ngoài phạm vi xe điện. Trên thực tế, nó cũng có thể được sử dụng để sản xuất các thành phần lưu trữ năng lượng cấu trúc cho các loại robot tự hành và xe hậu cần kho bãi cụ thể.
Chiến lược in 3D do các nhà nghiên cứu đưa ra tập trung vào hai khía cạnh chính của pin lithium-ion cấu trúc. Đó là bộ phận lưu trữ năng lượng và khung cấu trúc.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
