Một nhóm nhà nghiên cứu Hàn Quốc vừa công bố bước đột phá trong công nghệ pin, mở ra triển vọng cho thế hệ pin lithium–metal với khả năng sạc siêu nhanh và phạm vi di chuyển vượt trội. Theo công bố trên tạp chí Nature Energy, công nghệ mới này có thể giúp xe điện đi được quãng đường lên tới 800 km chỉ sau 12 phút sạc.
Khác với pin lithium–ion truyền thống, pin lithium–metal thay thế cực dương bằng graphite bằng lithium kim loại, mang lại mật độ năng lượng cao hơn đáng kể. Điều này đồng nghĩa với việc pin không chỉ sạc nhanh hơn mà còn có thể giúp xe điện đi xa hơn sau mỗi lần sạc đầy.
Tuy nhiên, trong nhiều năm, giới khoa học chưa thể thương mại hóa pin lithium–metal do hiện tượng hình thành “dendrite” – những tinh thể dạng nhánh phát triển trên cực dương trong quá trình sạc, gây suy giảm hiệu suất và tiềm ẩn nguy cơ đoản mạch.
Trong nghiên cứu mới, nhóm khoa học đã phát triển một loại chất điện phân lỏng đặc biệt có khả năng ngăn dendrite phát triển. Loại chất điện phân này, được gọi là “chất điện phân ức chế kết dính”, giúp các ion lithium phân bố đồng đều hơn trên bề mặt cực dương, từ đó cải thiện khả năng sạc nhanh và kéo dài tuổi thọ pin. Theo kết quả thí nghiệm, tuổi thọ của loại pin này có thể đạt tới 300.000 km, gấp nhiều lần các công nghệ hiện tại.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, pin được sạc từ 5% lên 70% chỉ trong 12 phút và duy trì tốc độ này ổn định sau 350 chu kỳ. Một phiên bản dung lượng cao hơn đạt mức 80% trong 17 phút với 180 chu kỳ sạc.
Giáo sư Hee Tak Kim, đồng tác giả nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST), cho biết: “Nghiên cứu này đặt nền móng quan trọng cho việc vượt qua rào cản kỹ thuật của pin lithium–metal nhờ vào sự hiểu biết về cấu trúc bề mặt. Đây chính là bước tiến giúp khắc phục rào cản lớn nhất trong việc ứng dụng loại pin này cho xe điện.”
Với ưu thế về mật độ năng lượng, khả năng sạc siêu nhanh và tuổi thọ dài, công nghệ pin lithium–metal được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp đột phá, thay đổi cục diện ngành xe điện toàn cầu trong những năm tới.
Khác với pin lithium–ion truyền thống, pin lithium–metal thay thế cực dương bằng graphite bằng lithium kim loại, mang lại mật độ năng lượng cao hơn đáng kể. Điều này đồng nghĩa với việc pin không chỉ sạc nhanh hơn mà còn có thể giúp xe điện đi xa hơn sau mỗi lần sạc đầy.
Tuy nhiên, trong nhiều năm, giới khoa học chưa thể thương mại hóa pin lithium–metal do hiện tượng hình thành “dendrite” – những tinh thể dạng nhánh phát triển trên cực dương trong quá trình sạc, gây suy giảm hiệu suất và tiềm ẩn nguy cơ đoản mạch.
Trong nghiên cứu mới, nhóm khoa học đã phát triển một loại chất điện phân lỏng đặc biệt có khả năng ngăn dendrite phát triển. Loại chất điện phân này, được gọi là “chất điện phân ức chế kết dính”, giúp các ion lithium phân bố đồng đều hơn trên bề mặt cực dương, từ đó cải thiện khả năng sạc nhanh và kéo dài tuổi thọ pin. Theo kết quả thí nghiệm, tuổi thọ của loại pin này có thể đạt tới 300.000 km, gấp nhiều lần các công nghệ hiện tại.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, pin được sạc từ 5% lên 70% chỉ trong 12 phút và duy trì tốc độ này ổn định sau 350 chu kỳ. Một phiên bản dung lượng cao hơn đạt mức 80% trong 17 phút với 180 chu kỳ sạc.
Giáo sư Hee Tak Kim, đồng tác giả nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST), cho biết: “Nghiên cứu này đặt nền móng quan trọng cho việc vượt qua rào cản kỹ thuật của pin lithium–metal nhờ vào sự hiểu biết về cấu trúc bề mặt. Đây chính là bước tiến giúp khắc phục rào cản lớn nhất trong việc ứng dụng loại pin này cho xe điện.”
Với ưu thế về mật độ năng lượng, khả năng sạc siêu nhanh và tuổi thọ dài, công nghệ pin lithium–metal được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp đột phá, thay đổi cục diện ngành xe điện toàn cầu trong những năm tới.