Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ đã phát triển được loại pin lithium thể rắn có thể sánh ngang với hiệu suất của các loại pin khác mà chi phí thấp hơn 10%.
Mặc dù đã có những tiến bộ đáng kể trong các loại pin truyền thống, nhưng kích thước lớn, trọng lượng và nguy cơ cháy nổ tiềm ẩn vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của xe điện là cần loại pin nhẹ và an toàn.
Việc thay thế chất điện phân lỏng của pin lithium thông thường bằng chất ở trạng thái rắn hứa hẹn thời gian sạc nhanh hơn, hiệu suất tốt hơn và các tiêu chuẩn an toàn được cải thiện.
Tuy nhiên, việc sử dụng chất thay thế thể rắn cho pin lithium thông thường đã bị cản trở, do chi phí sản xuất và chi phí vật liệu cao. Vấn đề này tạo ra một cuộc chạy đua toàn cầu để tìm giải pháp khả thi về mặt thương mại.
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 rắn có triển vọng lớn cho các ứng dụng thương mại.
Theo một bài báo xuất bản vào ngày 30/6 bởi tạp chí hoá học hàng đầu thế giới Angewandte Chemie của Hiệp hội Hóa học Đức, nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã áp dụng một cách tiếp cận mới cho một vấn đề khiến các nhà nghiên cứu phải đau đầu trong hơn một thập kỷ qua.
Các công ty lớn trong ngành, bao gồm Toyota của Nhật Bản và Samsung của Hàn Quốc, đã mạnh tay đầu tư vào nghiên cứu và phát triển chất điện phân thể rắn phù hợp, trong đó có 3 “ứng cử viên” là các loại oxit, sunfua và clorua. Sunfua được kỳ vọng có thể đưa vào ứng dụng vì hiệu suất tuyệt vời, nhưng giá thành vẫn ở mức cao.
Trong một cuộc phỏng vấn với tờ báo Science and Technology Daily vào tuần trước, nhà nghiên cứu Ma Cheng của USTC đã giải thích gốc rễ của vấn đề thương mại.
Chất điện phân pin thể rắn muốn bán được trên thị trường phải có chi phí sản xuất dưới 50 USD/kg. Nhưng chất điện phân sunfua thường có giá hơn 195 USD/kg. Mặc dù các nhà nghiên cứu trên thế giới đang nỗ lực giảm chi phí bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng việc thăm dò dài hạn cho thấy khá khó để đạt được mục tiêu này.
Để vượt qua thách thức này, ông Ma và nhóm của mình đã bắt đầu phát triển một chất điện phân rắn sunfua mới mà họ gọi là LPSO, không cần lithium sunfua làm nguyên liệu thô.
LPSO được tổng hợp từ hai hợp chất có chi phí thấp, với chi phí thành phần chỉ 14,42 USD/kg, chưa đến 8% chi phí nguyên liệu thô của các chất điện phân rắn sunfua khác.
Theo các nhà nghiên cứu, việc tìm được chất giá rẻ không làm mất đi những đặc điểm có một không hai của các dạng chất điện phân rắn sunfua. Đó là khả năng tương thích cực dương tốt, yếu tố quyết định độ ổn định hiệu suất. LPSO phù hợp với các cực dương mật độ năng lượng cao như kim loại lithium và silicon.
Nhưng ông Ma cho biết rằng hiệu suất của vật liệu mới vẫn chưa lý tưởng. Ông nói với Science and Technology Daily: “LPSO vẫn được kỳ vọng sẽ đạt những cải tiến hơn nữa về hiệu suất và chúng tôi đang nỗ lực hướng tới điều đó”.
Các công ty từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Châu Âu và Mỹ đang đặt hy vọng vào công nghệ pin thế hệ mới để dẫn đầu, bao gồm cả pin thể rắn. Cả Toyota và Samsung đều đang nhắm mục tiêu đến năm 2027 sẽ tung ra thị trường loại pin thể rắn riêng.
Trong khi các quốc gia lớn tăng tốc để đạt được công nghệ pin khả thi về mặt thương mại, các nhà sản xuất pin và ô tô của Trung Quốc đã đang hợp lực nhằm xây dựng chuỗi cung ứng pin thể rắn vào năm 2030.
Vào tháng 1, Bắc Kinh đã ra mắt liên minh CASIP (China All-Solid-State Battery Collaborative Innovation Platform) tập hợp các bộ ban ngành của chính phủ, giới học thuật và các doanh nghiệp tên tuổi như CATL và BYD.
Vào tháng 5, Chen Liquan – “cha đẻ của pin lithium Trung Quốc” – cho biết chiến lược này nhằm mục đích giúp Trung Quốc duy trì cuộc đua phát triển thứ mà ông mô tả là “tương lai của công nghệ pin sạc”.
Theo SCMP
