Pin xe điện lại có sự đột phá, phải hơn 50 năm sạc - xả mỗi ngày mới chai 20%, đã có thể thương mại

Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Giáo sư Jeff Dahn từ Đại học Dalhousie (Halifax) và nhận tài trợ từ Tesla Canada cùng Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật Canada. Loại pin mới được phát triển có khả năng chịu hơn 20.000 chu kỳ sạc-xả trước khi dung lượng giảm xuống 80%.

Để dễ hình dung, 20.000 chu kỳ sạc-xả tương đương quãng đường 8 triệu km mà pin mới chỉ chai 20%. Trong khi đó, các loại pin lithium-ion thông thường chỉ duy trì hiệu suất 80% sau khoảng 2.400 chu kỳ sạc-xả.

Tiến sĩ Toby Bond, nhà khoa học tại Trung tâm Nguồn sáng Canada (CLS), giải thích rằng nghiên cứu tập trung vào việc phân tích nguyên nhân gây hư hại bên trong pin theo thời gian và tìm cách hạn chế chúng. Sử dụng công nghệ ánh sáng synchrotron tiên tiến, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra cấu trúc bên trong pin mà không cần tháo rời chúng.

Kết quả cho thấy, trong khi các pin truyền thống thường xuất hiện các vết nứt siêu nhỏ trên điện cực sau quá trình sạc-xả liên tục, thì điện cực tinh thể đơn lại hầu như không bị xuống cấp. “Trong các hình ảnh phân tích, loại pin mới gần như vẫn nguyên vẹn như lúc đầu,” Tiến sĩ Bond cho biết.

Sự khác biệt nằm ở cấu trúc của các hạt vật liệu trong điện cực. Pin truyền thống sử dụng điện cực được cấu tạo từ nhiều hạt nhỏ với các cụm tinh thể bên trong, dễ bị nứt vỡ. Ngược lại, điện cực tinh thể đơn là một tinh thể liên tục, giúp chịu áp lực cơ học tốt hơn. Tiến sĩ Bond ví von sự khác biệt này giống như so sánh giữa quả cầu tuyết và một khối băng, với khối băng cứng hơn và khó bị phá vỡ.

Đột phá này không chỉ mang lại lợi ích to lớn cho ngành công nghiệp xe điện mà còn có tiềm năng ứng dụng trong lưu trữ năng lượng quy mô lớn từ các nguồn tái tạo như gió và năng lượng mặt trời.

Theo các quy định tại Mỹ, pin xe điện hiện tại phải duy trì ít nhất 80% dung lượng sau 8 năm sử dụng. Tuy nhiên, với loại pin tiên tiến này, tuổi thọ của pin có thể kéo dài hàng thập kỷ, vượt xa các tiêu chuẩn hiện hành. Điều này cũng đồng nghĩa với việc xe điện có thể sử dụng bền bỉ hơn, giảm tác động đến môi trường và tăng giá trị sử dụng trong dài hạn.

Pin tinh thể đơn thậm chí có thể được tái chế để sử dụng trong "vòng đời thứ hai" như lưu trữ năng lượng tái tạo. "Chúng ta cần xe điện tồn tại càng lâu càng tốt để giảm thiểu tác động carbon," Tiến sĩ Bond nhấn mạnh.

Hiện tại, loại pin này đã được đưa vào sản xuất thương mại và dự kiến sẽ được triển khai rộng rãi trong tương lai. "Những nghiên cứu như thế này không chỉ chứng minh độ tin cậy của công nghệ mà còn hỗ trợ các công ty lên kế hoạch dài hạn," Tiến sĩ Bond kết luận.