Trung Quốc đột phá sản xuất pin lithium thể rắn

CẨM ANH• 09/07/2024 03:30

Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ đã phát triển một loại pin lithium thể rắn thế hệ tiếp theo với chi phí thấp.

>> Trung Quốc có nhiều bằng sáng chế AI nhất, nhưng vẫn gặp khó

Pin thể rắn được coi là cuộc cách mạng công nghệ điện tử.

Bước đột phá này có khả năng đưa Trung Quốc tiến gần hơn một bước đến tham vọng trở thành quốc gia đầu tiên cung cấp loại pin tối ưu góp phần cách mạng hóa ngành công nghiệp xe điện.

Mặc dù các bộ pin truyền thống đã có những tiến bộ đáng kể, nhưng kích thước, trọng lượng và nguy cơ cháy nổ chưa thực sự giúp xe điện trở nên nhẹ và an toàn hơn. Do đó, việc thay thế chất điện phân lỏng của pin lithium thông thường bằng chất điện phân rắn có thể hứa hẹn thời gian sạc nhanh hơn, hiệu suất tốt hơn và an toàn hơn.

Mặc dù vậy, việc sử dụng các chất điện phân rắn thay thế cho pin lithium thông thường trên quy mô lớn đang gặp cản trở bởi chi phí vật liệu và sản xuất cao. Điều này đang tạo ra cuộc chạy đua toàn cầu để tìm ra giải pháp khả thi về mặt thương mại.

Một chất điện phân pin thể rắn khả thi về mặt thương mại phải có giá thành sản xuất dưới 50 đô la Mỹ/kg, nhưng chất điện phân sunfua thường có giá hơn 195 đô la Mỹ/kg. Mặc dù các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang nỗ lực giảm chi phí thông qua nhiều phương pháp khác nhau, nhưng quá trình nghiên cứu dài hạn đã chỉ ra rằng rất khó để đạt được mục tiêu này.

Để vượt qua thách thức này, chuyên gia nghiên cứu Ma Cheng và nhóm của ông ở Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) đã bắt tay vào phát triển một chất điện phân rắn sunfua mới, mà họ gọi là LPSO, không cần lithium sunfua làm nguyên liệu thô. Theo đó, LPSO được tổng hợp từ hai hợp chất giá rẻ, với chi phí thành phần chỉ 14,42 đô la Mỹ/kg, ít hơn 8% so với chi phí nguyên liệu thô của các chất điện phân rắn sunfua khác.

>> Các công ty Trung Quốc phải hạn chế dùng AI vì thiếu chip

Các nước đang nỗ lực đẩy mạnh nghiên cứu để Pin thể rắn thế hệ đầu tiên có thể ra mắt vào giữa thập niên này. Ảnh: azocleantech

Các nước đang nỗ lực đẩy mạnh nghiên cứu để có thể ra mắt pin thể rắn thế hệ đầu tiên vào giữa thập niên này. Ảnh: azocleantech

Theo các nhà nghiên cứu, việc giảm giá thành pin thể rắn không làm mất đi những lợi thế độc đáo mà các dạng chất điện phân rắn sunfua hiệu suất cao nhất hiện nay mang lại, bao gồm khả năng tương thích tốt với anode, yếu tố quyết định độ ổn định hiệu suất.

LPSO phù hợp với các anode có mật độ năng lượng cao như kim loại lithium và silicon, với pin được làm từ sự kết hợp giữa vật liệu mới và kim loại lithium có thể duy trì hơn 4.200 giờ ở nhiệt độ phòng. Nhưng các chuyên gia cảnh báo rằng hiệu suất của vật liệu mới vẫn chưa đạt mức lý tưởng. Ông Ma kỳ vọng LPSO sẽ đạt được những cải tiến hơn nữa về hiệu suất.

Nhà nghiên cứu Fan Xiulin thuộc Đại học Chiết Giang (Trung Quốc) cho biết chuỗi công nghiệp pin lithium thể rắn của Trung Quốc có thể mở đường cho sự bùng nổ pin thế hệ tiếp theo ở nước này. Ông Xiulin cũng tự tin về triển vọng của pin thể rắn Trung Quốc, cho rằng những thành tựu trong công nghệ pin lithium-ion trong 40 năm qua cho thấy tiềm năng của lĩnh vực này.

Khi các quốc gia lớn đẩy nhanh nỗ lực đạt được phiên bản khả thi về mặt thương mại, các nhà sản xuất pin và ô tô của Trung Quốc đã tăng cường hợp tác nhằm xây dựng chuỗi cung ứng pin thể rắn vào năm 2030. Vào tháng 1/2024, Bắc Kinh đã ra mắt Nền tảng đổi mới hợp tác pin thể rắn toàn Trung Quốc, tập hợp các bên gồm chính phủ, học viện và ngành công nghiệp, bao gồm cả các công ty pin EV khổng lồ CATL và BYD.

Vào tháng 5, Chen Liquan, "cha đẻ" của pin lithium Trung Quốc cho biết chiến lược này nhằm mục đích giúp Trung Quốc đạt được ưu thế trong cuộc đua phát triển lithium thể rắn, hay còn được mô tả là tương lai của công nghệ pin sạc.

"Chỉ bằng cách nắm bắt cơ hội đầu tiên, Trung Quốc mới có thể duy trì vị thế chủ động trong quá trình phát triển pin lithium thể rắn", ông Chen nhấn mạnh.

Các công ty từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Châu Âu và Mỹ cũng đang đặt hy vọng vào công nghệ pin thế hệ tiếp theo, bao gồm pin thể rắn, để dẫn đầu. Cả Toyota và Samsung đều được cho là đang nhắm đến mục tiêu phát hành toàn bộ pin thể rắn của họ ra thị trường vào năm 2027.