Vấn đề lớn với pin xe hơi là tuổi thọ ngắn. Công nghệ mới này hứa hẹn một cuộc sống tương đương với một chiếc ô tô chạy xăng và cũng có thể sạc trong 10 phút
Một nhóm các nhà khoa học tuyên bố đã tìm ra "chén thánh" của ô tô điện: pin thể rắn có tuổi thọ 15 năm cho phép chúng cạnh tranh với hiệu suất của ô tô chạy xăng.
Xin Li - giáo sư khoa học vật liệu tại Đại học Harvard John A. Paulson College of Engineering and Applied Science và là trưởng nhóm nghiên cứu - nói rằng “pin thể rắn được coi là chén thánh của hóa học pin.”. Ông nói, cho đến nay, mọi thứ mà cộng đồng khoa học đã thử đều không hoạt động, dẫn đến hệ thống không ổn định khiến chúng không thể sử dụng cho mục đích thương mại. Như nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature cho thấy, công nghệ pin mới này giải quyết được vấn đề ổn định sau 4 thập kỷ cố gắng. Trên thực tế, nó còn đi xa hơn nhiều. Pin lithium-metal này "có thể được sạc và xả 10.000 lần" cực kỳ nhanh chóng và không bị hỏng. Ngoài ra, họ nói rằng nó có mật độ năng lượng cao hơn. Nghĩa là, nó có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn nhiều so với pin lithium ion sử dụng cùng thể tích.
Làm thế nào nó hoạt động
Li cho biết vấn đề với pin thể rắn cho đến nay là ở các đuôi gai. Khi từ cực âm di chuyển đến cực dương, các ion liti tạo ra các đuôi gai, cấu trúc trông giống như những rễ cây cực nhỏ. Những rễ này tiếp tục phát triển theo thời gian trong chất điện phân. Sự phát triển này kết thúc xuyên thủng "rào cản giữa cực dương và cực âm, cuối cùng khiến pin bị đoản mạch hoặc phát ra ngọn lửa."
Đuôi gai mọc trong pin lithium ion
Luhan Ye, một học sinh trong nhóm của Li, cho biết giải pháp là ngược lại. Chiến lược của họ là kết hợp tính không ổn định vào thiết kế của pin, sử dụng nhiều lớp vật liệu không ngăn chặn hoàn toàn các đuôi gai về nguyên tắc, nhưng dẫn hướng chúng và cuối cùng là chứa chúng để chúng không thể truyền từ cực dương sang cực âm. Trên thực tế, dung dịch hóa học của nó khiến các lỗ được tạo ra có thể tự sửa chữa. Các nhà nghiên cứu gọi thiết kế này là pin BLT, sau khi bánh sandwich được xếp với thịt xông khói, rau diếp và cà chua. Lớp đầu tiên - bánh mì - là cực dương liti. Thứ hai là một lớp than chì, sẽ là rau diếp. Sau đó, nó chuyển đến loại chất điện phân đầu tiên - cà chua - có tên là LPCSI. Theo họ, vật liệu này "ổn định hơn với liti nhưng dễ bị dendrite xâm nhập." Chất điện phân thứ hai sẽ là thịt xông khói. Nghiên cứu nói rằng thành phần hóa học này - mà họ gọi là LGPS - "kém ổn định hơn với lithium nhưng dường như miễn nhiễm với đuôi gai." Do đó, các đuôi gai mọc giữa rau diếp và cà chua nhưng dừng lại ở thịt xông khói. Bánh sandwich kết thúc với một lớp cà chua khác và cuối cùng, cực âm của bánh mì sẽ không bao giờ chạm vào các đuôi gai của cực dương liti.
Li cho biết loại bánh sandwich lớp kim loại này đủ linh hoạt và linh hoạt để sản xuất trên quy mô lớn. Mặc dù vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết, ông nói, họ không thấy rằng đây sẽ là vấn đề đối với ngành sản xuất công nghiệp của họ với mức giá tương đương với lithium-ion.
Ưu điểm của bánh sandwich điện này
Một khi được đưa ra thị trường thương mại, pin lithium-metal của Li và thiết bị của nó sẽ có ba ưu điểm chính so với những loại pin hiện tại. Đầu tiên là độ bền và khả năng tự phục hồi của chúng, có thể là xe điện chỉ cần thay pin sau 10-15 năm, điều này có thể ngang bằng với xe chạy xăng. Thứ hai là thời gian sạc sẽ giảm từ 10 đến 20 phút tùy theo tổng dung lượng của hệ thống. Và cuối cùng, lợi thế thứ ba đến từ mật độ năng lượng: bằng cách tăng mật độ, quyền tự chủ của những chiếc xe có thể được mở rộng, bằng cách duy trì cùng một khối lượng hoặc bằng cách giảm tổng trọng lượng của xe.
Toyota cũng đang điều tra việc sản xuất pin trạng thái rắn
Đây là những thành tựu mà nếu chúng tiếp cận thị trường thương mại, sẽ có tác động sâu sắc đến ngành công nghiệp, người lái xe và hành tinh nói chung. Thời lượng pin tối ưu tăng gấp đôi hoặc gấp ba sẽ có tác động trực tiếp đến việc sở hữu EV và chi phí bảo trì. Và nó cũng sẽ làm giảm đáng kể lượng rác thải độc hại - khó hoặc không thể tái chế - mà các loại pin lithium-ion hiện nay có. Mặc dù chúng sẽ không hiệu quả đối với hành tinh như các tế bào hydro, nhưng nếu chúng được sản xuất công nghiệp thành công, chúng sẽ là một lựa chọn tốt hơn rất nhiều so với các loại pin hiện tại.
Văn bản được dịch từ tiếng Tây Ban Nha sang tiếng Việt với Google Dịch
Tôi cảm thấy sự bất tiện của những từ bị dịch sai
xem phần còn lại của bài viết
