Năng lượng pin 600 Wh/kg: Bước tiến lớn trong công nghệ xe điện

Công nghệ xe điện đang đứng trước một bước tiến lớn khi một nhóm nghiên cứu từ Đại học Tsinghua và phòng thí nghiệm Tianmushan công bố một loại pin lithium kim loại mới với mật độ năng lượng lên tới 602.5 Wh/kg. Đây là một con số ấn tượng, gần gấp đôi mật độ năng lượng của các loại pin lithium-ion hiện tại, giúp mở ra khả năng cải thiện hiệu suất và giảm trọng lượng cho xe điện.

Trong bối cảnh xe điện ngày càng trở nên phổ biến, vấn đề trọng lượng pin luôn là một thách thức lớn. Các mẫu xe như Porsche Taycan GTS nặng tới 2,360 kg và Tesla Model S Plaid nặng 2,178 kg. Trọng lượng này chủ yếu đến từ pin lithium-ion truyền thống, với mật độ năng lượng chỉ khoảng 350 Wh/kg. Giải pháp cho vấn đề này chính là việc chuyển từ anode bằng than chì sang lithium kim loại, một bước đi được coi là “chén thánh” trong công nghệ pin.

Tuy nhiên, việc sử dụng lithium kim loại không hề đơn giản. Khi áp dụng điện áp cao, điện phân lỏng trong pin có thể phân hủy, tạo ra các tinh thể lithium gọi là dendrites, có thể gây ra hiện tượng ngắn mạch và cháy nổ. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chất phụ gia điện phân giúp tạo ra một lớp bảo vệ mỏng trên bề mặt anode, ngăn chặn sự phát triển của dendrites và cải thiện khả năng truyền ion lithium.

Trong thử nghiệm, pin với cấu hình 10Ah đã đạt được 550.7 Wh/kg và giữ được 80% dung lượng sau 180 chu kỳ sạc. Khi kết hợp với một catot dựa trên mangan giàu lithium, mật độ năng lượng đã tăng lên mức 602.5 Wh/kg, vượt xa các loại pin hiện có trên thị trường.

Điều này không chỉ có ý nghĩa với xe điện mà còn ảnh hưởng đến ngành hàng không. Các phương tiện bay điện như eVTOL (máy bay cất cánh và hạ cánh thẳng đứng) và drone thương mại cần mật độ năng lượng cao để hoạt động hiệu quả. Mặc dù CATL đã phát triển pin cho ứng dụng hàng không với mật độ lên tới 350 Wh/kg, nhưng con số 600 Wh/kg có thể là bước ngoặt cho ngành hàng không điện.

Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt loại pin này vẫn còn nhiều thách thức. Các nhà sản xuất ô tô yêu cầu các gói pin có thể chịu được từ 1,000 đến 1,500 chu kỳ sạc nhanh mà không gặp sự cố. Hơn nữa, việc chuyển giao công nghệ từ phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt là một vấn đề lớn chưa được giải quyết.

Nếu công nghệ này được áp dụng thành công trong tương lai, chúng ta có thể thấy những chiếc xe điện nhẹ hơn, hiệu suất cao hơn. Ví dụ, một gói pin 100 kWh có thể giảm trọng lượng từ khoảng 650 kg xuống dưới 200 kg, mở ra khả năng cho những chiếc xe thể thao điện có hiệu suất vượt trội mà không cần đến sức mạnh hàng ngàn mã lực để bù đắp cho trọng lượng nặng nề.

Điều này sẽ không chỉ thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về xe điện mà còn có thể tạo ra một cuộc cách mạng trong thiết kế và sản xuất xe hơi trong tương lai gần.

TH (phapluatxahoi.kinhtedothi.vn)