Loại pin mới có thể làm tăng phạm vi di chuyển của xe điện từ 600km hiện tại lên đến 1.200km chỉ với một lần sạc – Ảnh minh họa: AI
Theo tờ Nikkei Asia, hãng xe Toyota và Đại học Kyoto (Nhật Bản) đã phát triển thành công một loại vật liệu mới cho cực dương của pin fluoride-ion thể rắn, giúp cải thiện mật độ dung lượng theo thể tích của cực dương lên gấp 3 lần so với pin lithium-ion truyền thống. Điều này đồng thời giúp tăng gấp đôi mật độ năng lượng tổng thể của bộ pin.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí American Chemical Society. Điểm đặc biệt của công nghệ này nằm ở việc sử dụng đồng nitride (Cu₃N) cho cực dương cùng các vật liệu khác như mangan và lanthanum trong cấu trúc tinh thể perovskite.
Quá trình sạc pin diễn ra bằng cách sử dụng ion fluoride để di chuyển điện tích qua các lớp NaCl thay vì ion lithium như loại pin vẫn được dùng phổ biến trên xe điện hiện nay.
Điều này cho phép lưu trữ và giải phóng năng lượng hiệu quả hơn, với dung lượng khoảng 550 mAh/g, cao hơn gấp đôi so với mức 120-250 mAh/g điển hình của pin truyền thống.
Các nhà nghiên cứu cho biết đồng nitride có thể phản ứng với cả ion nitơ và fluoride, cho phép giải phóng tới 3 electron trên mỗi nguyên tử nitơ. Pin lithium-ion chỉ có thể giải phóng 1 electron cho mỗi ion lithium. Chính điều này đã làm tăng mật độ năng lượng cho pin.
Pin fluoride-ion được xem là loại pin của tương lai nhờ nhiều ưu điểm, song gặp phải một số thách thức trong việc ứng dụng. Nghiên cứu mới từ Toyota và Đại học Kyoto mở ra tương lai tươi sáng cho loại pin này – Ảnh minh họa: AI
Giáo sư Yoshiharu Uchimoto (Đại học Kyoto), một trong những người đứng đầu cuộc nghiên cứu, chia sẻ với Nikkei Asia rằng: “Pin sử dụng anion (các hạt ion mang điện tích âm-PV) như nitơ rất hiếm nhưng lại thú vị về mặt khoa học”. Ông cũng khẳng định loại pin này bền hơn, do đó lâu “chai” hơn và giúp chủ xe yên tâm hơn, đặc biệt khi mua lại xe điện cũ.
Dung lượng của pin thể rắn mới có thể gấp hơn hai lần pin lithium-ion hiện tại nếu được sử dụng trong một cell pin hoàn chỉnh.
Nhóm nghiên cứu dự kiến thử nghiệm loại pin này trên xe điện từ năm 2035, với kỳ vọng tăng gấp đôi quãng đường di chuyển hiện tại là 600km. Hay nói cách khác, những chiếc xe điện sử dụng loại pin mới của Toyota có thể chạy 1.200km, tương đương quãng đường Hà Nội – Nha Trang, mới cần vào trạm sạc.
