Pin thể rắn trong ô tô điện sẽ chứa nhiều năng lượng hơn và giảm sự suy giảm trong quá trình sạc nhanh so với pin lithium-ion (Ảnh: QuantumScape).
Pin thể rắn không có chất điện phân lỏng đã có từ rất lâu. Gần đây, việc tiếp thị loại ắc quy này đã được nhiều nhà sản xuất ô tô quan tâm trong thời đại xe điện lên ngôi.
Cùng với những ưu điểm vượt trội so với lithium-ion truyền thống về độ an toàn, trọng lượng và hiệu quả năng lượng, pin thể rắn có khả năng sạc nhanh thường xuyên mà ít bị gián đoạn, theo các nhà sản xuất pin.
Công ty khởi động pin xe điện QuantumScape cho biết các tế bào của pin mới, cùng với bộ phân tách chất điện ly bằng gốm rắn (một vật liệu có nhiều trên Trái đất), giúp pin có thể tồn tại 400 chu kỳ sạc nhanh từ 10 đến 80%, tương đương với quãng đường di chuyển xấp xỉ 257.000 km.
Theo giám đốc tiếp thị Asim Hussain của QuantumScape, pin thể rắn giữ được hơn 80% dung lượng trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau, với nhiệt độ dao động từ 25 đến 80 độ C.
Ngoài ra, công ty đang hướng tới việc sạc pin nhanh chỉ mất 15 phút, so với 20-25 phút đối với pin lithium-ion thông thường.
Việc pin lithium-ion trong xe ô tô điện bị sạc nhanh nhiều lần sẽ dẫn đến giảm tuổi thọ của chu kỳ sạc, dẫn đến nhiều tác động như hao hụt lithium do các phản ứng trên bề mặt các hạt graphit ở cực dương, cũng như xuống cấp nhanh chóng. do nhiệt độ tăng quá lớn, vì sạc nhanh đòi hỏi mật độ dòng điện cao để sạc nhanh trong các ô lưu trữ năng lượng của pin.
Công ty QuantumScape đặt mục tiêu đến năm 2023 sẽ sản xuất các mẫu pin có thể sử dụng trong ô tô thử nghiệm và đến năm 2024 hoặc đầu năm 2025 sẽ bắt đầu tiếp thị, bán cho các nhà sản xuất ô tô.
Hiện nay, tình trạng sụt giảm tuổi thọ ắc quy của các dòng xe điện là điều khó tránh khỏi. Ví dụ như Tesla Model S sau khi đi được quãng đường khoảng 322.000 km thì tầm hoạt động hiệu quả giảm xuống chỉ còn khoảng 169 km, với pin thể rắn có thể giải quyết được vấn đề này.
Chuyển dần sang pin thể rắn
Hiện tại, BMW và Ford là những nhà đầu tư lớn vào công ty pin thể rắn Solid Power. Các thiết kế pin mới đang được nghiên cứu để có thể lưu trữ năng lượng tăng hơn 50-80% so với pin lithium-ion thông thường.
Solid Power đã thử nghiệm các tế bào cực dương silicon dung lượng cao với mức sạc nhanh sau mỗi năm chu kỳ và nhận thấy rằng pin vẫn ở mức 81% dung lượng sau 650 chu kỳ sạc.
Công ty hy vọng pin thể rắn của mình có tuổi thọ khoảng 594.000 km đối với xe điện và hơn 1.000 chu kỳ sạc, dự kiến sản xuất vào năm 2025. Điều này có nghĩa là các mẫu ô tô sẽ sử dụng loại pin này có thể được sử dụng trên ô tô điện vào năm 2016.
Tesla Model S có thể đi được hơn 500 km trước khi cần sạc lại (Ảnh: Teslarati).
Nhà sản xuất ô tô lớn nhất thế giới Toyota có khả năng sẽ sản xuất loại pin thể rắn đầu tiên tung ra thị trường. Gill Pratt, Giám đốc Viện Nghiên cứu Toyota, cho biết vào đầu năm nay rằng công ty hy vọng sẽ có chúng trong các mẫu xe hybrid (sử dụng pin nhỏ hơn) vào năm 2025.
Nissan đang đặt mục tiêu đến năm 2028 cho những chiếc xe điện đầu tiên sử dụng pin thể rắn và General Motors đang hợp tác với Honda để phát triển những chiếc xe điện giá cả phải chăng dưới 30.000 USD có thể chạy bằng pin thể rắn trong quãng đường lên tới ‘gần 1.000 km.
nhiều nghi ngờ
“Các tuyên bố từ các nhà sản xuất pin xe điện cần có bằng chứng thuyết phục và tôi chưa thấy bất cứ điều gì tương tự từ QuantumScape”, giáo sư hóa vật liệu tại Viện Công nghệ Massachusetts cho biết.
“Tôi biết gốm sứ rất dễ vỡ và giòn. Để làm việc trong pin mà không làm giảm sản lượng điện do điện trở cao của chúng, chất điện phân gốm sứ cần phải mỏng, có nghĩa là giòn hơn. Đây là một vấn đề rất khó khăn”, ông nói thêm.
Quantum Scape trả lời: “Chúng tôi đã công bố dữ liệu chứng minh mức sạc từ 10-80% trong 15 phút với 400 chu kỳ sạc-xả trong điều kiện thử nghiệm ô tô tiêu chuẩn.”
QuantumScape cho biết thêm: “Các mảng gốm của chúng tôi rất mạnh mẽ và nghiên cứu mở ra khả năng sạc nhanh liên tục trong hàng trăm chu kỳ mà không gây ra tổn thất đáng kể cho việc xả năng lượng liên tục,” QuantumScape cho biết thêm.