Buzz
Để tiếp tục cạnh tranh với các tập đoàn sản xuất pin lớn từ Trung Quốc, Mỹ và Hàn Quốc, các kỹ sư Nhật Bản phải nỗ lực tìm kiếm công nghệ mới, vật liệu mới.
Pin lithium-ion hiện đang đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghệ. Để tránh việc phụ thuộc quá nhiều vào loại pin này, nhiều startup Nhật Bản đang phát triển các loại pin khác có thể thay thế, tiềm năng trở thành tiêu chuẩn mới.
Công ty 3Dom ở thành phố cảng Yokohama đang thu hút sự quan tâm của các công ty sản xuất ô tô và drone từ Châu Âu và Châu Mỹ.
Bắt đầu với một người sáng lập và duy nhất là giáo sư Kiyoshi Kanamura, 3Dom nhanh chóng thu hút được những kỹ sư giỏi từ các tập đoàn lớn như Panasonic.
Pin là một lĩnh vực mà Nhật Bản muốn thống trị, nhưng hiện đang phải đối đầu với sự cạnh tranh từ Trung Quốc và Hàn Quốc. Để giữ vững vị thế này, các kỹ sư Nhật phải tiếp tục nỗ lực và bước tiếp theo của công nghệ.
Các lỗ siêu nhỏ trong tường ngăn pin của 3Dom.
Công ty khởi nghiệp này tuyên bố rằng pin của họ có thể tạo ra lượng năng lượng gấp đôi so với một viên pin lithium-ion cùng kích cỡ, một sự khẳng định đã được nhiều bên thử nghiệm kiểm chứng. Hơn nữa, họ cũng cho biết rằng pin của họ có khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng của xe điện. 3Dom còn ước mơ rằng một ngày nào đó, ô tô bay sẽ sử dụng pin do họ sản xuất.
Phần lớn các pin lithium-ion hiện nay sử dụng vật liệu carbon cho cực âm, tuy nhiên 3Dom đã lựa chọn lithium vì sự ưu việt trong việc chứa năng lượng lớn hơn cùng với việc giảm thiểu nguy cơ đoản mạch và cháy. Họ cũng đã phát hiện ra cách kiểm soát các dendrite - các sợi lithium mọc lên trong các viên pin lithium-ion 'cũ', có thể xâm nhập vào lớp ngăn cách giữa hai cực và gây ra sự đoản mạch: họ tạo ra các tấm ngăn với các lỗ tròn nhỏ có kích thước vài trăm nano-mét, được đặt ở các vị trí chiến lược để dòng ion di chuyển một cách trơn tru và các phản ứng hóa học diễn ra liên tục.
Tấm ngăn này được làm từ polyimide, một loại nhựa chống nhiệt và không cháy ngay cả khi nhiệt độ lên tới 400 độ C. Hiện nay, 3Dom đang sản xuất pin lithium-ion tại một nhà máy ở Seattle, và họ dự định xây dựng thêm một nhà máy tại Mỹ trong năm tới để chuẩn bị cho việc triển khai dây chuyền lắp ráp pin với công nghệ mới.
Tiềm năng lớn đến từ một công ty khởi nghiệp nhỏ
Với xe điện và các thiết bị điện tử ngày càng trở nên phổ biến hơn trong thời đại công nghệ, thị trường pin đang ngày càng trở nên quan trọng hơn. Ba công ty hàng đầu hiện nay bao gồm công ty Contemporary Amperex Technology (CATL) của Trung Quốc - nhà sản xuất pin cho các ô tô lớn nhất thế giới, tiếp theo là Panasonic và LG Chem, đều đang tìm kiếm nguồn năng lượng mới cho công nghệ của mình.
Công nghệ tiềm năng nhất hiện nay là pin thể rắn an toàn và có khả năng sạc nhanh hơn so với pin hiện tại. Toyota Motor và Panasonic, hai công ty đang hợp tác sản xuất pin với Tesla, hiện đang nỗ lực phát triển công nghệ này.
Trong khi đó, một công ty khởi nghiệp khác có tên Azul Energy không tập trung vào việc sản xuất pin mà thay vào đó họ tìm kiếm một loại vật liệu mới cho pin. Hiroshi Yabu, một chuyên gia về vật liệu hóa học tại Đại học Tohoku, đã được truyền cảm hứng từ một học sinh và tin rằng bột nhuộm có thể trở thành chất xúc tác trong pin.
Ông Yabu đang nghiên cứu một loại pin kim loại-không khí sử dụng oxy làm vật liệu phản ứng cho cực dương, sau đó sử dụng kim loại cho cực âm. Loại pin này có thể chứa và trả điện tốt hơn pin lithium-ion từ 3-10 lần, nhưng nó chỉ có thể tạo ra dòng điện nhỏ, không đủ mạnh để vận hành động cơ ô tô. Mặc dù có khả năng sạc-xả tuyệt vời, pin kim loại-không khí chỉ được sử dụng trong máy trợ thính.
Khi sử dụng bột sắt thay vì mangan để làm chất xúc tác cho điện cực, công suất dòng điện đã tăng từ 20-30%. Ông nhắm mục tiêu cải thiện pin kim loại-không khí để sử dụng trong vận hành thiết bị bay không người lái drone.
Koju Ito, một kỹ sư từng làm việc tại Fujifilm, hiện đang giữ chức vụ chủ tịch và là một trong những người sáng lập Azul. Ito vẫn cảm thấy nghi ngờ khi nhận lời mời từ Yabu, nhưng cuối cùng, anh ấy vẫn chấp nhận vị trí mới khi quyết định “bước vào một lĩnh vực mới mẻ, một thách thức mà anh ấy không thể gặp trong công ty lớn trước đây”.
AC Biode, một công ty khởi nghiệp năng lượng khác tại Kyoto, đã phát triển thành công pin sạc và xả bằng dòng điện xoay chiều AC thay vì dòng điện một chiều DC. Gọi pin mới của họ là AC Battery, AC Biode cho thấy công nghệ của họ linh hoạt hơn 30% so với pin lithium-ion cùng kích cỡ. Năm 2019, AC Biode nhận được một khoản đầu tư lớn từ InnoEnergy, một tổ chức cung cấp nguồn lực tài chính cho các dự án nghiên cứu về lưu trữ năng lượng tiềm năng.
Một công ty khởi nghiệp khác có tên Connexx Systems đang phát triển công nghệ có tên Shuttle Battery, sử dụng hydro kết hợp với oxy để tạo ra điện. Pin của Connexx tạo ra hydro từ bột sắt và nước, sau đó chuyển hydro vào một cell năng lượng để sản xuất điện.
Mặc dù có nhiều tiềm năng phát triển và cơ hội để đạt được điểm nhấn, nhưng các công ty khởi nghiệp gặp khó khăn trong việc thâm nhập vào ngành công nghiệp ô tô điện, một ngành được thống trị bởi các tập đoàn năng lượng và ô tô lớn. Theo nhận định của nhà phân tích thị trường Tang Jin, các công ty khởi nghiệp sẽ phải hợp tác với các tập đoàn sản xuất pin lớn cũng như tìm kiếm các khách hàng tiềm năng để tồn tại trong môi trường cạnh tranh khốc liệt này.
Tham khảo từ Nikkei
