Các nhà khoa học Hàn Quốc vừa công bố một bước đột phá đầy hứa hẹn trong công nghệ pin xe điện, mở ra tiềm năng cho những hành trình dài tới 800 km chỉ với 12 phút sạc. Nghiên cứu này tập trung vào việc giải quyết những thách thức cố hữu của pin lithium-kim loại thế hệ mới.
Điểm khác biệt chính giữa pin lithium-ion và lithium-kim loại nằm ở vật liệu cực dương. Trong khi pin lithium-ion sử dụng graphite, pin lithium-kim loại thay thế bằng kim loại lithium, giúp tăng mật độ năng lượng, yếu tố then chốt quyết định quãng đường di chuyển của xe điện sau mỗi lần sạc.
Tuy nhiên, việc chế tạo pin lithium-kim loại hiệu quả từ trước đến nay gặp nhiều khó khăn do sự hình thành “dendrite”. Đây là các cấu trúc tinh thể dạng nhánh phát triển trên cực dương trong quá trình sạc, làm giảm hiệu suất và tuổi thọ của pin, đặc biệt khi sạc nhanh, làm tăng nguy cơ đoản mạch.
Nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST), dẫn đầu bởi Giáo sư Hee Tak Kim, đã xác định nguyên nhân chính của sự hình thành dendrite là do sự kết dính không đồng đều trên bề mặt kim loại lithium. Các ion lithium không lắng đọng đồng đều trên cực dương trong quá trình sạc, tạo ra các điểm yếu, từ đó hình thành dendrite.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học KAIST đã phát triển một loại chất điện phân lỏng mới, có khả năng ngăn chặn sự kết dính không đồng đều và cản trở sự phát triển của dendrite. Chất điện phân này giúp tăng cường khả năng sạc nhanh và kéo dài tuổi thọ của pin lên hơn 300.000 km. Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Energy.
Cấu trúc hóa học đặc biệt của chất điện phân lỏng đảm bảo các ion lắng đọng đều hơn trên bề mặt cực dương, ngăn chặn sự hình thành dendrite. Thử nghiệm cho thấy pin có thể sạc từ 5% lên 70% chỉ trong 12 phút và duy trì hiệu suất này trong 350 chu kỳ. Một phiên bản pin dung lượng cao hơn có thể đạt 80% sạc sau 17 phút qua 180 chu kỳ sạc.
Giáo sư Kim nhấn mạnh rằng công nghệ mới này không chỉ khắc phục được hạn chế về tốc độ sạc chậm của pin lithium-kim loại hiện tại mà còn duy trì mật độ năng lượng cao, mở rộng phạm vi lái xe và đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả khi sạc nhanh. Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục hoàn thiện thiết kế pin để sớm đưa sản phẩm vào thương mại hóa.
Admin
Nguồn: VnExpress
