Liên doanh của LG vừa cho công bố loại pin xe điện chỉ sạc trong 12 phút, cự ly của xe chạy đến 800km
 

Các chuyên gia nghiên cứu ở Hàn Quốc vừa cho công bố loại pin lithium metal mới có thể giúp cho xe điện sạc nhanh trong 12 phút, cự ly di chuyển đến 800km, duy trì tuổi thọ của pin hơn 300,000 km và khắc phục rào cản lớn nhất của kỹ thuật về pin hiện nay.

Pin lithium metal giúp khắc phục nhược điểm của vật liệu dendrite
Ngày 4/9, Viện Khoa học và Kỹ thuật Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) cho biết nhóm nghiên cứu do giáo sư Kim Hee-tak thuộc Khoa Kỹ thuật Sinh học và Hóa học phối hợp cùng với hãng pin LG Energy Solution đã nghiên cứu phát minh thành công một loại pin xe điện thuộc thế hệ mới. Đây là kết quả của phòng thí nghiệm chung Frontier Research Laboratory (FRL) giữa KAIST và LG, được thành lập ra từ năm 2021 với mục tiêu tập trung vào kỹ thuật pin lithium metal.

(Minh họa)

Khác với loại pin lithium-ion truyền thống cho sử dụng cực dương với graphite, pin mới sẽ thay thế với lithium kim loại tinh khiết, vốn có khả năng tích trữ năng lượng cao hơn nhiều. Tuy nhiên, thách thức lớn của loại pin này là sự hình thành của dendrite, các tinh thể nhỏ hình nhánh cây mọc trên bề mặt cực dương trong quá trình sạc điện, có thể gây chạm mạch và nguy hiểm, đặc biệt khi cho sạc nhanh.

Nhóm KAIST-LG đã tìm ra nguyên nhân phát sinh này: phản ứng hóa học không đồng đều trên bề mặt lithium. Để cho xử lý, họ đã thiết kế ra chất điện giải lỏng mới giúp làm cân bằng phản ứng hóa học, nhờ đó sẽ ngăn dendrite phát sinh ra. Cấu trúc ion âm trong chất điện giải này không dễ bám vào ion lithium, giữ cho bề mặt được trơn mịn và ổn định ngay cả khi sạc với tốc độ cao.

Hiệu năng sạc và tuổi thọ của pin vượt trội
Trong các cuộc thử nghiệm, pin có thể sạc từ 5% đến 70% nguồn điện chỉ dưới 12 phút ở dòng sạc nhanh 4C (tương đương với 8,4 mA/cm²), duy trì hiệu suất tốt qua hơn 350 chu kỳ. Với thiết kế mật độ năng lượng cao đạt 386 Wh/kg, pin còn sạc từ 0 đến 80% trong 17 phút qua 180 chu kỳ.


Nhờ khả năng vượt trội này, loại pin mới hứa hẹn sẽ giúp cho xe điện đạt đến cự ly đến 800 km mỗi lần cho sạc và duy trì tuổi thọ khi vận hành hơn 300,000 km, con số đáng kể so với loại pin lithium-ion hiện nay.

Ý nghĩa của sự nghiên cứu và hợp tác
Giáo sư Kim Hee-tak có nhấn mạnh: "Chúng tôi đã vượt qua rào cản lớn nhất của pin lithium metal bằng cách hiểu rõ và kiểm soát phản ứng hóa học trên bề mặt. Đây là bước tiến quan trọng để cho kỹ thuật này được đem ra ứng dụng trong xe điện".


(Minh họa)

Ông Kim Jae-young, Giám đốc kỹ thuật của LG Energy Solution, cho biết: "Sự hợp tác liên tục trong 4 năm vừa qua với KAIST tại FRL đã mang lại kết quả rất khích lệ. Chúng tôi sẽ tiếp tục đồng hành để giải quyết các thách thức trong kỹ thuật khó khăn và dẫn dắt thế hệ pin tiếp theo".

Triển vọng cho ứng dụng trong ngành xe điện trên toàn cầu
Việc KAIST và LG Energy Solution tìm ra giải pháp nhằm khắc phục nhược điểm của dendrite có thể mở ra một hướng đi mới cho ngành pin toàn cầu. Hiện nay, các hãng xe điện đang tập trung vào nhiều kỹ thuật khác nhau, song song như pin thể rắn (solid-state) hay cho cải tiến loại pin lithium-ion truyền thống. Pin thể rắn được kỳ vọng sẽ được an toàn hơn và có mật độ năng lượng cao, nhưng vẫn còn gặp khó khăn lớn về chi phí để sản xuất và độ ổn định khi vận hành ở quy mô kỹ nghệ. Trong khi đó, pin lithium-ion đã đạt đến giới hạn về mức dung lượng và tốc độ sạc.

(Minh họa)

Pin lithium metal với chất điện giải đặc biệt mà KAIST-LG nghiên cứu phát minh ra, có thể coi là bước trung gian thực tế hơn: tận dụng được mật độ năng lượng cao của lithium kim loại nhưng vẫn giữ được sự an toàn và sự ổn định khi cho sạc nhanh. Nếu được thương mại hóa, kỹ thuật này sẽ giúp rút ngắn thời gian sạc xe xuống gần tương đương với việc bơm xăng xe, đồng thời nâng quãng đường di chuyển mỗi lần sạc của xe điện lên mức đủ để đáp ứng nhu cầu dài ngày. Điều này có thể làm giảm bớt rào cản tâm lý của người tiêu dùng về nỗi lo lắng bị hết pin và thúc đẩy sự phổ biến rộng rãi hơn của xe điện trên quy mô toàn thế giới.