Phát minh này hứa hẹn sẽ tăng gần gấp đôi mật độ năng lượng mà không làm tăng kích thước pin, mở ra cơ hội cho xe điện có phạm vi hoạt động xa hơn và độ tin cậy cao hơn trong điều kiện thời tiết lạnh.
Đây là công trình nghiên cứu đến từ sự hợp tác giữa các trường đại học danh tiếng của Hàn Quốc như POSTECH, KAIST và Đại học Quốc gia Gyeongsang, do Giáo sư Soojin Park và tiến sĩ Dong-Yeob Han tại POSTECH dẫn đầu. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại pin có mật độ năng lượng lên tới 1.270 Wh/L, trong khi hầu hết các pin lithium-ion hiện nay chỉ đạt khoảng 650 Wh/L. Mật độ năng lượng cao là yếu tố quan trọng đối với các nhà sản xuất ô tô, vì mỗi centimet và mỗi kilogram đều có ý nghĩa trong thiết kế khung gầm xe.
Công nghệ pin mới có thể thay đổi giới hạn quãng đường xe điện
ẢNH: REUTERS
Điểm nổi bật của công nghệ này là thiết kế "không có cực dương". Trong các pin tiêu chuẩn, cực dương bằng than chì đóng vai trò như kho chứa lithium, nhưng trong phiên bản mới, kho chứa này đã được loại bỏ. Khi sạc, các ion lithium di chuyển từ cực âm và bám trực tiếp lên bộ thu bằng đồng giúp giải phóng không gian bên trong pin và cho phép tích trữ nhiều năng lượng hơn mà không làm tăng kích thước vật lý.
Bước tiến quan trọng trong thiết kế xe điện
Mặc dù khái niệm này được xem là điểm quan trọng của khoa học pin trong nhiều năm, tuy nhiên việc hiện thực hóa công nghệ gặp khó khăn. Thông thường, lithium lắng đọng không đồng đều, tạo thành các gai nhỏ gọi là dendrite dẫn đến hiện tượng đoản mạch hoặc cháy nổ. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã phát triển một kế hoạch ổn định gồm hai bước: sử dụng "chất nền đảo ngược" với các hạt nano bạc để dẫn hướng lithium và một "chất điện phân được thiết kế đặc biệt" tạo ra lớp bảo vệ ngăn chặn sự phát triển của dendrite.
Kết quả thử nghiệm cho thấy pin vẫn giữ được gần 82% dung lượng sau 100 chu kỳ sạc/xả, ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt. Đặc biệt, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm với "pin dạng túi", tương tự như loại pin thực tế sử dụng trong ô tô, từ đó mở ra khả năng cao trong việc chuyển giao công nghệ từ phòng thí nghiệm sang sản xuất thực tế.
Đối với người tiêu dùng, phát minh này có nghĩa là quãng đường xe điện đi được xa hơn chỉ với một lần sạc và giảm lo ngại về việc hết pin trong mùa đông. Mặc dù chưa có ngày phát hành thương mại chính thức, các nhà nghiên cứu tự tin rằng họ đã tìm ra hướng đi khả thi để phát triển loại pin an toàn và dung lượng cao hơn, đáp ứng nhu cầu sử dụng hằng ngày.
