Công nghệ đột phá về pin xe điện: Chạy 800km chỉ với 12 phút sạc

Theo Giáo sư Hee Tak Kim từ KAIST, nghiên cứu này đã vượt qua rào cản lớn nhất để đưa pin lithium kim loại vào ứng dụng thực tế trên xe điện. Loại pin mới do nhóm phát triển có thể giúp xe chạy đến 800 km chỉ sau một lần sạc và chỉ mất 12 phút để sạc đầy. Công nghệ này không chỉ mở rộng đáng kể phạm vi di chuyển, giảm bớt lo ngại về quãng đường mà còn kéo dài tuổi thọ pin lên hơn 300.000 km. Đồng thời, nó cũng giải quyết các vấn đề về an toàn và hiệu suất - những thách thức chính trong việc phát triển pin EV thế hệ mới.

Thiết kế chất điện phân mới

Đột phá đạt được nhờ việc tạo ra một loại chất điện phân lỏng mới có khả năng "ức chế sự kết dính", được thiết kế riêng cho pin lithium-kim loại, loại pin có mật độ năng lượng vượt trội so với pin lithium-ion truyền thống.

Khác với pin lithium-ion sử dụng cực dương than chì, pin lithium-metal dùng kim loại lithium tinh khiết, nhưng loại pin này dễ hình thành dendrite - hợp chất kết tinh dạng nhánh phát triển trên cực dương trong quá trình sạc làm giảm hiệu suất pin theo thời gian

Giải quyết sự không đồng đều trên bề mặt lithium

Nhóm nghiên cứu tại FRL xác định nguyên nhân hình thành dendrite là do sự kết dính không đồng đều trên bề mặt cực dương. Chất điện phân mới sử dụng cấu trúc anion có ái lực yếu với ion lithium, từ đó giúp bề mặt lắng đọng lithium trở nên đồng đều hơn, ngăn chặn dendrite ngay cả khi sạc nhanh.

Công nghệ này giải quyết hiệu quả mâu thuẫn giữa mật độ năng lượng cao và tốc độ sạc, yếu điểm lớn của các thiết kế pin lithium-kim loại trước đây, mang lại sự ổn định và tiện lợi cho các dòng xe điện trong tương lai. Công nghệ này vừa duy trì mật độ năng lượng cao, vừa cho phép sạc nhanh mà không ảnh hưởng đến độ ổn định của pin hay phạm vi hoạt động.

Phạm vi mở rộng giúp giảm bớt lo lắng của người lái xe và cho phép di chuyển đường dài. (ảnh minh họa)

Hướng tới pin thế hệ mới

Ông Je-Young Kim, Giám đốc công nghệ của LG Energy Solution ghi nhận vai trò hợp tác giữa doanh nghiệp và học viện. “Bốn năm đồng hành giữa LG Energy Solution và KAIST thông qua FRL đã đem lại những kết quả ấn tượng. Chúng tôi sẽ tiếp tục hợp tác để vượt qua các thách thức kỹ thuật và dẫn đầu trong cuộc đua phát triển pin thế hệ mới', ông kết luận.

Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Đông Nam (Trung Quốc) cũng phát triển giải pháp đột phá khác trong lĩnh vực pin. Họ giới thiệu một chất phụ gia điện phân mới mang tên 1,3-dithiane, thuộc nhóm hợp chất thioether. Theo kết quả nghiên cứu, hợp chất này có khả năng tái cấu trúc giao diện điện cực, giúp cải thiện đáng kể độ ổn định và hiệu suất của pin. Nhờ vào chất điện phân thioether mới, các nhà khoa học đã đạt hơn 3.300 chu kỳ sạc-xả trong thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, một bước tiến quan trọng hướng tới việc kéo dài tuổi thọ của pin thế hệ mới.

Tiểu My