Trung Quốc đột phá công nghệ, phát triển pin lithium thể rắn mới

Các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra pin lithium thể rắn mới với chi phí thấp hơn nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất và an toàn năng lượng.

Mặc dù công nghệ pin lithium truyền thống đã tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn không đáp ứng được yêu cầu của xe điện nhẹ do kích thước lớn, trọng lượng nặng và nguy cơ cháy nổ.

Pin thể rắn an toàn hơn, có mật độ năng lượng cao hơn và sạc nhanh hơn, được xem là tương lai của công nghệ pin sạc. Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi pin lithium thể rắn gặp khó khăn do chi phí vật liệu và sản xuất cao, dẫn đến cuộc chạy đua toàn cầu tìm giải pháp thương mại khả thi.

Các công ty lớn trong ngành, bao gồm Toyota của Nhật Bản và Samsung của Hàn Quốc, đã đầu tư lớn vào nghiên cứu và phát triển chất điện phân rắn phù hợp, với ba loại chính là oxit, sunfua và clorua.

Sunfua thường được coi là ứng viên triển vọng nhất cho ứng dụng thực tế của pin thể rắn vì hiệu suất tuyệt vời, tuy nhiên giá thành vẫn còn cao.

Nhà nghiên cứu Ma Cheng của Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) chia sẻ rằng chất điện phân thể rắn phù hợp cho ứng dụng thương mại cần có giá sản xuất dưới 50 USD/kg, trong khi chất điện phân sunfua thường có giá trên 195 USD/kg.

'Các nhà khoa học toàn cầu đang nỗ lực giảm chi phí sản xuất chất điện phân thể rắn qua nhiều phương pháp khác nhau, nhưng nghiên cứu lâu dài cho thấy việc đạt được mục tiêu này không hề đơn giản', ông Ma cho biết.

Ma và nhóm nghiên cứu của ông đã phát triển một loại chất điện phân rắn mới, được họ đặt tên là LPSO, không cần sử dụng lithium sunfua làm nguyên liệu thô.

LPSO được tổng hợp từ hai hợp chất rẻ tiền, với chi phí thành phần chỉ 14,42 USD/kg, thấp hơn 8% so với chi phí nguyên liệu thô của các chất điện phân rắn sunfua khác.

Ông Ma khẳng định LPSO tuy rẻ hơn nhưng vẫn giữ được những ưu điểm nổi bật của các chất điện phân rắn sunfua tốt nhất hiện nay, bao gồm khả năng tương thích tốt với cực âm (anode), yếu tố quan trọng để đảm bảo độ ổn định của pin.

Theo báo cáo, LPSO tương thích tốt với các cực âm mật độ năng lượng cao như kim loại lithium và silicon, giúp pin duy trì chu kỳ hoạt động ổn định trong hơn 4.200 giờ ở nhiệt độ phòng.

Tuy nhiên, ông Ma lưu ý rằng hiệu suất của LPSO vẫn chưa đạt mức lý tưởng và 'dự kiến sẽ có những cải thiện hơn nữa về hiệu suất'.

Các công ty đến từ Nhật Bản, Hàn Quốc, châu Âu và Mỹ đang kỳ vọng vào công nghệ pin thế hệ mới, bao gồm pin thể rắn, để có thể cạnh tranh hoặc thậm chí vượt qua Trung Quốc.

Cả Toyota và Samsung đều đặt mục tiêu ra mắt thị trường pin thể rắn toàn phần vào năm 2027.

Trong khi đó, các nhà sản xuất pin và ô tô của Trung Quốc đã cùng nhau xây dựng chuỗi cung ứng pin thể rắn vào năm 2030 theo định hướng của chính phủ.

Vào tháng 1, Bắc Kinh đã khởi động “Nền tảng đổi mới cộng tác pin thể rắn toàn phần của Trung Quốc”, tập hợp các cơ quan chính phủ, học viện và doanh nghiệp, bao gồm cả các ông lớn về pin xe điện CATL và BYD.

Chen Liquan, người được coi là cha đẻ của pin lithium Trung Quốc, cho biết chiến lược này nhằm 'nắm bắt cơ hội đầu tiên để duy trì vị thế chủ động của Trung Quốc' trong cuộc đua phát triển pin lithium thể rắn, thứ mà ông gọi là 'tương lai của công nghệ pin sạc'.