Các nhà khoa học Trung Quốc vừa phát triển một loại pin lithium thể rắn có hiệu suất tốt, cho chi phí thấp hơn đáng kể. Bộ pin truyền thống đã có tiến bộ, song kích thước, trọng lượng và nguy cơ cháy nổ tiềm ẩn vẫn chưa thực sự khiến xe điện trở thành phương tiện an toàn 100%.
Theo đó, việc thay thế chất điện phân dạng lỏng của pin lithium thông thường bằng chất điện phân dạng rắn hứa hẹn tạo ra một loại pin cho thời gian sạc nhanh hơn, hiệu suất tốt hơn và tiêu chuẩn an toàn cao hơn.
Tất nhiên, việc sử dụng rộng rãi pin thể rắn còn nhiều khó khăn do chi phí vật liệu và sản xuất cao. Một cuộc chạy đua toàn cầu đã nổ ra nhằm tìm ra giải pháp thương mại khả thi.
Theo SCMP, các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) ở tỉnh An Huy đã phát triển một loại chất điện phân thể rắn mang triển vọng lớn. Báo được công bố gần đây trên tạp chí Angewandte Chemie International Edition, một trong những tạp chí hóa học hàng đầu thế giới, cho biết nhóm nghiên cứu đã có cách tiếp cận mới đối với vấn đề vốn làm đau đầu các chuyên gia trong hơn một thập kỷ.
Các ông lớn, bao gồm Toyota của Nhật Bản và Samsung của Hàn Quốc, đều đã đầu tư vào nghiên cứu và phát triển chất điện phân trạng thái rắn phù hợp, với ba loại chính là oxit, sunfua và clorua. Giá thành thường dao động trong khoảng hơn 195 USD/kg, cao hơn nhiều so với mức 50 USD/kg thông thường để thương mại hóa.
Nhà nghiên cứu Ma Cheng của USTC cho biết: “Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang nỗ lực giảm chi phí, song quá trình cho thấy rất khó để đạt được mục tiêu này”.
Để vượt qua thách thức, Ma và đội nhóm của ông đã bắt tay vào phát triển một chất điện phân rắn sunfua mới, được gọi là Li7P3S7.5O3.5 - LPSO. Họ không cần lithium sunfua làm nguyên liệu thô.
LPSO được tổng hợp từ hai hợp chất giá rẻ, với chi phí thành phần chỉ 14,42 USD/kg – ít hơn 8% chi phí nguyên liệu thô của các chất điện phân rắn sunfua khác. Một số chuyên gia đang nghi ngờ về khả năng hạ giá thành sản xuất của pin thể rắn do công nghệ còn quá mới, chưa kể việc liệu có thành công khi đưa vào sản xuất thương mại hàng loạt.
Theo SCMP, giá rẻ không đồng nghĩa với việc các ưu điểm của dòng sản phẩm mới thuyên giảm. Chất điện phân rắn LPSO có mật độ thấp, khả năng tương thích tốt với điện cực dương, đồng thời góp phần tạo nên hiệu suất hoạt động vượt trội.
Được biết, mọi ắc quy hiện nay đều hoạt động theo cùng một nguyên tắc, đó là dòng nguyên tử tích điện (ion) sẽ chạy qua chất lỏng vật liệu hóa học (chất điện giải) từ cực dương đến cực âm, qua đó tạo ra dòng điện. Pin thể rắn khác ở chỗ chất điện giải lại ở thể rắn chứ không phải thể lỏng, qua đó giúp xe điện chạy an toàn hơn, giảm rủi ro cháy nổ nhiều hơn khi di chuyển.
“Chúng tôi tin tưởng rằng chất điện phân rắn gốc sunphua sẽ là giải pháp tiềm năng cho các thách thức về ắc quy xe điện liên quan đến phạm vi di chuyển lẫn thời gian sạc”, giám đốc Shunichi Kito của Idemitsu khẳng định trong cuộc họp báo chung cùng Toyota.
Tuy nhiên, ông Ma cảnh báo hiệu suất của vật liệu mới vẫn chưa thực sự lý tưởng. “Hiệu suất của LPSO dự kiến sẽ cải thiện hơn nữa và chúng tôi đang hướng tới điều đó”, ông Ma chia sẻ với tờ Science and Technology Daily.
Các công ty từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Châu Âu và Mỹ – vốn tụt hậu so với Trung Quốc trong lĩnh vực pin lithium truyền thống – đang kỳ vọng công nghệ pin thế hệ tiếp theo có thể giúp mình giành lại vị thế. Toyota được cho là đang nhắm tới mục tiêu tung ra thị trường pin thể rắn hoàn toàn vào năm 2027.
Nếu thành công, hãng ô tô lớn nhất thế giới nhưng chậm chân trước Trung Quốc và Elon Musk này có thể bán xe điện với độ an toàn cao hơn, sạc nhanh hơn và hiệu quả hơn với 1.200 km chạy chỉ với 1 lần cắm sạc, nhanh gấp đôi so với các dòng sản phẩm hiện nay.
“Một cuộc đua nghiên cứu trên toàn cầu về pin thể rắn đang diễn ra. Nếu Toyota có thể thành công trước hãng khác trong việc chế tạo pin thể rắn, đem lại chi phí rẻ hơn, kéo dài tuổi thọ ắc quy, tăng hiệu quả sạc với 10 phút là đầy pin thì họ có thể làm chấn động toàn thị trường”, Viện trưởng Peter Bruce của Viện khoa học Faraday Institution khẳng định.
Theo: SCMP, Financial Times
CÙNG CHUYÊN MỤC
