Buzz
Nhóm nghiên cứu Hàn Quốc vừa ra mắt loại pin lithium metal mới, giúp xe điện sạc nhanh trong 12 phút, di chuyển quãng đường lên đến 800 km, có tuổi thọ hơn 300.000 km và giải quyết vấn đề lớn nhất của công nghệ pin hiện tại.
Pin lithium metal khắc phục vấn đề dendrite, một nhược điểm lớn của các loại pin trước đây.
Ngày 4/9, Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) thông báo rằng nhóm nghiên cứu do Giáo sư Kim Hee-tak từ Khoa Kỹ thuật Sinh học và Hóa học, hợp tác cùng LG Energy Solution, đã phát triển thành công loại pin xe điện thế hệ mới. Đây là thành quả của phòng thí nghiệm Frontier Research Laboratory (FRL), được thành lập từ năm 2021, giữa KAIST và LG, với mục tiêu phát triển công nghệ pin lithium metal.
Khác với pin lithium-ion truyền thống sử dụng cực dương làm từ graphite, loại pin mới này thay thế bằng lithium kim loại tinh khiết, cho khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn. Tuy nhiên, thách thức lớn đối với loại pin này là sự hình thành dendrite, các tinh thể nhánh cây mọc trên bề mặt cực dương khi sạc, gây nguy hiểm và có thể gây đoản mạch, đặc biệt khi sạc nhanh.
Nhóm nghiên cứu KAIST - LG đã phát hiện nguyên nhân là do phản ứng hóa học không đồng đều trên bề mặt lithium. Để khắc phục, họ đã thiết kế chất điện giải lỏng mới, giúp điều chỉnh phản ứng này và ngăn ngừa sự phát triển của dendrite. Cấu trúc ion âm trong chất điện giải này không dễ bám vào ion lithium, giữ cho bề mặt pin luôn mượt mà và ổn định ngay cả khi sạc với tốc độ cao.
Loại pin mới không chỉ có hiệu suất sạc vượt trội mà còn có tuổi thọ dài, đáp ứng được yêu cầu khắt khe của ngành công nghiệp xe điện hiện nay.
Trong thử nghiệm, pin có thể sạc từ 5% đến 70% chỉ trong vòng chưa đến 12 phút khi sử dụng dòng sạc nhanh 4C (tương đương 8,4 mA/cm²), và duy trì hiệu suất ổn định qua hơn 350 chu kỳ. Với mật độ năng lượng cao đạt 386 Wh/kg, pin có thể sạc từ 0 đến 80% trong 17 phút qua 180 chu kỳ.
Với khả năng này, pin mới có thể giúp xe điện đi được quãng đường lên tới 800 km mỗi lần sạc và duy trì tuổi thọ vượt qua 300.000 km, một con số ấn tượng so với các loại pin lithium-ion hiện nay.
Ý nghĩa của nghiên cứu và sự hợp tác này rất quan trọng, tạo nền tảng cho những bước tiến mạnh mẽ trong ngành công nghệ pin.
Giáo sư Kim Hee-tak nhấn mạnh: "Chúng tôi đã vượt qua thách thức lớn nhất của pin lithium metal bằng cách hiểu và kiểm soát các phản ứng trên bề mặt. Đây là bước tiến quan trọng giúp công nghệ này có thể ứng dụng thực tế trong xe điện".
Ông Kim Jae-young, Giám đốc công nghệ của LG Energy Solution, cho biết: "Sau 4 năm hợp tác với KAIST tại FRL, chúng tôi đã đạt được kết quả rõ rệt. Chúng tôi sẽ tiếp tục làm việc cùng nhau để vượt qua các thách thức công nghệ và dẫn đầu trong việc phát triển thế hệ pin mới".
Triển vọng ứng dụng công nghệ này trong ngành xe điện toàn cầu là vô cùng đáng chú ý và sẽ mở ra những cơ hội lớn trong tương lai.
Giải pháp khắc phục dendrite mà KAIST và LG Energy Solution phát triển có thể là bước ngoặt cho ngành công nghiệp pin toàn cầu. Hiện nay, các công ty xe điện đang nghiên cứu và phát triển nhiều công nghệ khác nhau, như pin thể rắn (solid-state) hoặc cải tiến pin lithium-ion truyền thống. Pin thể rắn được kỳ vọng sẽ có độ an toàn cao và mật độ năng lượng lớn hơn, nhưng đang gặp phải các vấn đề lớn về chi phí sản xuất và ổn định khi vận hành ở quy mô công nghiệp. Trong khi đó, pin lithium-ion đã đạt đến giới hạn về dung lượng và tốc độ sạc.
Pin lithium kim loại với chất điện giải đặc biệt mà KAIST và LG phát triển được coi là một bước tiến thực tế quan trọng: khai thác được mật độ năng lượng cao của lithium kim loại, đồng thời vẫn bảo đảm an toàn và ổn định khi sạc nhanh. Nếu công nghệ này được thương mại hóa, nó sẽ giúp giảm thiểu thời gian sạc, đạt mức tương đương với việc tiếp nhiên liệu truyền thống, đồng thời nâng cao quãng đường di chuyển mỗi lần sạc của xe điện, đủ để đáp ứng nhu cầu dài ngày. Điều này sẽ xóa bỏ nỗi lo về "hết pin" của người dùng, từ đó thúc đẩy sự phát triển và phổ biến của xe điện trên toàn cầu.
