Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển tuyên bố có thể tăng phạm vi hoạt động của ô tô điện lên tới 70% với loại pin mới – Ảnh: Scion
Loại pin mới có thể tạo nên cuộc cách mạng
Các nhà khoa học đã phát triển một loại “pin cấu trúc” mới, với khả năng hứa hẹn làm thay đổi cách sản xuất xe điện và thiết bị điện tử. Pin này không những cung cấp năng lượng mà còn có thể thay thế kết cấu khung gầm của ô tô điện và thiết bị, giảm đáng kể trọng lượng và gia tăng hiệu suất.
Ở thời điểm hiện tại, xe điện vẫn phải dựa vào các bộ pin lithium-ion lớn để có quãng đường đi xa.
Các chuyên gia cho rằng, công nghệ pin cấu trúc có thể mở ra các sản phẩm mới, như điện thoại di động mỏng như thẻ tín dụng, máy tính xách tay nhẹ hơn một nửa so với hiện nay, đồng thời có thể tăng phạm vi di chuyển của xe điện thêm 70%.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers đang nỗ lực chế tạo loại pin không chỉ đóng vai trò như nguồn cung cấp năng lượng, mà còn là một phần vật liệu chịu lực, giúp duy trì cấu trúc của xe. Điều này tạo ra khả năng phát triển các dòng xe điện nhẹ hơn mà vẫn duy trì được độ cứng và tính năng vận hành – Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers
Loại pin mới này do Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg, Thụy Điển nghiên cứu, được làm từ vật liệu tổng hợp sợi carbon. Sợi carbon nổi tiếng với đặc tính nhẹ mà có khả năng chịu lực cao. Không chỉ làm nhiệm vụ vật liệu cấu trúc mà còn là vật liệu điện cực. Nhờ đó, pin cấu trúc có khả năng lưu trữ năng lượng, đồng thời giảm trọng lượng tổng của xe điện.
Hiệu suất của pin cấu trúc
Pin cấu trúc hiện đạt được mật độ năng lượng 30Wh/kg, so với cột mốc 24Wh/kg của năm 2021. Mặc dù chưa cao như các bộ pin hiện đại trong xe điện, nhưng khi tính toàn bộ trọng lượng của xe bao gồm cả khung gầm, hiệu suất tổng thể lại có thể tăng lên đáng kể.
Chẳng hạn, pin của xe Hyundai Ioniq 6 có mật độ năng lượng 153Wh/kg, nhưng đó chỉ là mật độ của riêng pin, chưa tính đến trọng lượng của khung xe.
Pin mới hứa hẹn giúp làm ra điện thoại mỏng, laptop nhẹ và xe điện tầm xa – Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers
Khi sử dụng pin cấu trúc, các nhà sản xuất có thể giảm trọng lượng sản phẩm, hoặc thêm nhiều pin hơn vào không gian được giải phóng, giúp tăng khả năng lưu trữ năng lượng. Điều này có thể giúp xe điện chạy được quãng đường xa hơn và các thiết bị điện tử trở nên nhẹ và hiệu quả hơn.
Giáo sư Leif Asp, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết công nghệ này có thể tạo ra bước đột phá lớn cho ngành công nghiệp xe điện.
Ông nói rằng, nếu xe điện được trang bị pin cấu trúc, xe có thể đi xa hơn tới 70% so với hiện nay.
Điều này có nghĩa là người tiêu dùng sẽ có cơ hội trải nghiệm những chiếc xe điện với phạm vi di chuyển rộng hơn, nhẹ hơn và thân thiện với môi trường hơn.
Asp (mặc áo vest) và nhóm của ông đã thực hiện việc mở rộng kích thước nguyên mẫu pin cấu trúc và đưa loại pin này đạt được độ cứng tương đương với nhôm nhưng nhẹ hơn nhiều – Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers
Một điểm quan trọng của pin cấu trúc là có thể loại bỏ các thành phần nặng, như bộ thu dòng điện bằng đồng và kim loại như coban vốn gây ra mối quan ngại liên quan đến môi trường và sức khỏe con người trong quá trình khai thác.
Thay vào đó, sợi carbon trong pin đảm nhận cả hai vai trò cực dương và cực âm, giúp tăng hiệu suất và giảm trọng lượng.
Pin cấu trúc mới không chỉ nhẹ hơn mà còn an toàn hơn so với pin lithium-ion truyền thống, bởi chất điện phân sử dụng trong pin là bán rắn, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu vẫn đang làm việc để cải thiện tốc độ di chuyển của ion trong chất điện phân nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng cao cho các ứng dụng thương mại.
Hiện tại, công nghệ pin cấu trúc vẫn đang trong quá trình thử nghiệm tại phòng thí nghiệm và cần thêm nhiều năm nghiên cứu nữa trước khi có thể sản xuất hàng loạt. Song những tiến triển đã đạt được là rất khích lệ.
Vật liệu pin có thể trở thành một phần của vật liệu xây dựng thực tế của sản phẩm, nghĩa là giúp ô tô điện, máy bay không người lái, dụng cụ cầm tay, máy tính xách tay, điện thoại di động… trở nên nhẹ hơn nhiều – Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers
Đại học Chalmers đã liên kết với Chalmers Ventures, công ty đầu tư mạo hiểm ở Gothenburg (Thụy Điển), để thành lập Công ty Sinonus với mục tiêu thương mại hóa công nghệ pin cấu trúc.
Giáo sư Asp hy vọng rằng, trong tương lai không xa, các thiết bị như điện thoại thông minh và máy tính xách tay sẽ trở nên mỏng và nhẹ hơn nhiều. Ông cũng tin rằng công nghệ pin cấu trúc sẽ đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp có nhu cầu lưu trữ năng lượng cao như giao thông vận tải và hàng không.
