Ô tô điện sạc 10 phút đủ chạy hơn 1.000km, không lo cháy nổ, sắp ra đường

>>Cơ hội dập lửa thành công quá thấp khi xe điện bốc cháy

Pin lithium ion sắp hết thời?

Một trong những cấu phần quan trọng nhất của ô tô điện là bộ pin trữ năng lượng. Hiện toàn bộ xe điện đều sử dụng công nghệ pin lithium ion, hay còn gọi là pin thể lỏng. Với thiết kế có hai điện cực kim loại rắn, đặt vào trong chất điện phân lỏng. Khi sạc, các hạt ion chuyển động từ điện cực âm sang điện cực dương và khi xả thì theo chiều ngược lại.

Tuy nhiên, khả năng trữ năng lượng của các loại pin này được cho là đã tới hạn. Nếu muốn tăng dung lượng chứa, khối lượng của pin trở sẽ nên lớn, dẫn tới chi phí cao và khả năng vận hành kém. Không những thế, với pin thể lỏng, thời gian nạp đầy năng lượng kéo dài và tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ.

Để xe điện trở nên hấp dẫn hơn với người tiêu dùng, bộ pin cần phải tăng năng lượng, chạy được quãng đường dài hơn sau mỗi lần sạc, thời gian sạc nhanh hơn, có giá thành thấp và an toàn. Giải quyết những vấn đề này, các nhà sản xuất ô tô đang hướng tới công nghệ pin thể rắn.

Công nghệ pin thể rắn sử dụng chất điện phân rắn, thay thế cho chất điện phân lỏng. Với thiết kế pin thể rắn, cả điện cực dương, điện cực âm và chất điện phân đều là những mảnh kim loại, hợp kim hoặc vật liệu tổng hợp ở thể rắn. Trong pin thể rắn, các cực dương, cực âm và chất điện phân được xếp thành ba lớp phẳng chồng lên nhau thay vì nhúng các điện cực trong chất điện phân lỏng.

Điều đó có nghĩa, các nhà sản xuất có thể tạo ra những viên pin có kích cỡ nhỏ hơn nhưng có mật độ năng lượng lớn hơn so với pin thể lỏng. Chưa kể, pin thể rắn cũng an toàn hơn cho người sử dụng vì chúng không chứa chất lỏng dễ cháy, độc hại và có tuổi thọ cao hơn. Đặc biệt, loại pin này còn có tốc độ sạc nhanh hơn nhiều bởi các ion trong thiết kế rắn có thể di chuyển nhanh hơn từ cực âm đến cực dương.

Theo những nghiên cứu mới nhất, pin thể rắn có mật độ năng lượng cao hơn từ 2-5 lần, thời gian sạc nhanh hơn từ 6-10 lần so với pin thể lỏng có kích cỡ tương đương. Pin này giúp những chiếc xe điện sạc đầy pin rất nhanh và di chuyển được quãng đường rất xa. Điều này sẽ dễ dàng được người tiêu dùng đón nhận.

Đưa nhân loại vào kỷ nguyên mới

Công ty Honda (Nhật Bản) mới đây cho biết đang hướng tới mục tiêu giảm 50% trọng lượng xe điện, bằng cách chuyển sang dùng pin thể rắn do hãng tự nghiên cứu, dự kiến sẽ đi vào sản xuất trong năm 2024. Theo đại diện của Honda, để cải thiện phạm vi di chuyển và tính tiện lợi của xe điện lúc này, không phải tăng kích thước pin mà là giảm trọng lượng pin và giảm thời gian sạc. Pin thể rắn có khả năng sạc nhanh hơn các pin lithium-ion thông thường, một phần nhờ tính ổn định nhiệt vượt trội của loại pin này. Công nghệ pin thể rắn có khả năng giảm trọng lượng và tăng phạm vi hoạt động của xe điện, do mật độ năng lượng tăng thêm gấp đôi trong cùng một thể tích.

Vào tháng 7/2023, Toyota (Nhật Bản) cũng tuyên bố đạt được bước đột phá về công nghệ với loại pin thể rắn và cho biết sẽ tiến hành sản xuất hàng loạt pin thể rắn để đưa lên xe thuần điện vào năm 2027 hoặc năm 2028. Điều này cho phép một chiếc xe điện chạy bằng pin thể rắn có thể vận hành trong phạm vi 1.200 km sau mỗi lần sạc đầy, đồng thời thời gian sạc rút ngắn xuống 10 phút hoặc ít hơn.

Không chỉ có các hãng ô tô Nhật, các ông lớn khác trong ngành công nghiệp ô tô của châu Âu và Mỹ như Volkswagen, BMW và Ford cũng đã đầu tư vào các công ty khởi nghiệp, phát triển công nghệ pin thể rắn, để sẵn sàng đưa vào sản xuất hàng loạt.

Tại Việt Nam, vào năm 2021, Công ty ô tô VinFast đã ký kết biên bản ghi nhớ về việc hợp tác chiến lược với Công ty ProLogium (Đài Loan) để sản xuất pin thể rắn dùng cho ô tô điện. Theo đó, hai bên sẽ thành lập liên doanh sản xuất pin thể rắn cho ô tô điện tại Việt Nam. Việc tự chủ công nghệ pin sẽ là tiền đề cho việc nghiên cứu, phát triển các dòng xe điện thông minh, tiên tiến, xanh sạch trong tương lai.

Khi thành công, pin thể rắn sẽ mở ra cuộc cách mạng rộng khắp, cung cấp cho nhiều sản phẩm khác ngoài xe hơi như laptop, điện thoại di động, máy bay không người lái, phà tự hành, tàu ngầm... Vì vậy, đây sẽ là công nghệ mang lại tiềm năng lớn, thâm nhập vào mọi lĩnh vực của đời sống và đưa nhân loại bước sang giai đoạn phát triển mới.