Buzz
Tương lai của xe điện với quãng đường dài hàng nghìn km mỗi lần sạc đang ngày càng trở nên khả thi hơn nhờ vào công nghệ cải tiến mới nhất từ Toyota và Đại học Kyoto.
Các nhà khoa học Nhật Bản đang thử nghiệm loại pin thể rắn hoàn toàn mới có khả năng giúp xe điện di chuyển gấp đôi quãng đường hiện tại, từ 600 km lên đến 1.200 km sau mỗi lần sạc. Công nghệ này sử dụng pin fluoride-ion, dự báo sẽ cung cấp dung lượng lưu trữ năng lượng cao hơn nhiều so với các pin lithium-ion hiện nay.
Đây là thành quả nghiên cứu của nhóm từ Đại học Kyoto, hợp tác với Toyota. Họ đã phát triển một vật liệu mới cho cực dương của pin fluoride-ion thể rắn, giúp tăng gấp ba lần mật độ dung lượng theo thể tích, đồng thời cải thiện mật độ năng lượng tổng thể của pin so với các pin lithium-ion thông thường.
Pin fluoride-ion hoạt động như thế nào?
Khác biệt với pin lithium-ion, pin mới này sử dụng ion fluoride thay vì ion lithium để di chuyển điện tích. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng đồng nitride (Cu₃N) cho cực dương, kết hợp với mangan và lantan trong cấu trúc tinh thể perovskite. Khi sạc, ion fluoride di chuyển qua các lớp NaCl, giúp lưu trữ và giải phóng năng lượng hiệu quả hơn.
Một điểm đột phá trong công nghệ này là đồng nitride có khả năng phản ứng với cả ion nitơ và fluoride, giải phóng ba electron từ mỗi nguyên tử nitơ. Điều này giúp tăng đáng kể dung lượng pin cả về thể tích và trọng lượng, đồng thời duy trì độ bền cao, chịu được hàng chục chu kỳ sạc-xả.
Tiềm năng và các ứng dụng thực tế
Pin fluoride-ion thể rắn đang gây chú ý nhờ vào khả năng lưu trữ năng lượng vượt trội, an toàn hơn với chất điện phân rắn và khả năng dẫn ion fluoride nhanh chóng. Các ion fluoride có kích thước nhỏ và điện tích đơn, giúp di chuyển nhanh trong chất rắn, khắc phục được nhiều hạn chế của pin lithium-ion hiện tại.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (ACS) cho thấy pin fluoride-ion mới này có dung lượng khoảng 550 mAh/g, vượt xa mức 120–250 mAh/g của pin lithium-ion truyền thống. Với những ưu điểm này, pin fluoride-ion hứa hẹn sẽ cải thiện hiệu suất lưu trữ năng lượng cho xe điện và các thiết bị điện tử trong tương lai.
