Công nghệ pin mới của Hàn Quốc: 12 phút sạc, xe điện chạy tới 800 km

Đột phá từ pin lithium-kim loại và thách thức dendrite

Pin điện hiện đại, chủ yếu là pin lithium-ion, đã giúp xe điện ngày càng phổ biến trên toàn cầu. Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất vẫn nằm ở tốc độ sạc chậm và phạm vi di chuyển ngắn. Trong khi đó, pin lithium-kim loại, phiên bản nâng cấp với cực dương bằng lithium kim loại thay cho graphite, hứa hẹn mang lại mật độ năng lượng cao gấp đôi. Nghĩa là, cùng một khối lượng, pin có thể lưu trữ nhiều điện hơn, cho phép xe điện chạy xa hơn.

Nhưng suốt nhiều năm qua, loại pin này chưa thể ứng dụng rộng rãi do gặp phải “kẻ thù” mang tên dendrite, các nhánh tinh thể hình thành trên cực dương khi sạc. Dendrite khiến dòng ion di chuyển không ổn định, làm giảm hiệu suất, gây chai pin, thậm chí có nguy cơ đoản mạch và cháy nổ, đặc biệt khi sạc nhanh.

Theo nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature Energy ngày 15/9, nhóm chuyên gia tại Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) đã tìm ra lời giải cho bài toán nan giải này. Giáo sư Hee Tak Kim và cộng sự phát hiện rằng dendrite xuất hiện do ion lithium lắng đọng không đồng đều trên bề mặt cực dương trong quá trình sạc. Từ đó, họ thiết kế một loại chất điện phân lỏng đặc biệt, giúp kiểm soát quá trình lắng đọng, ngăn chặn dendrite phát triển.

Thử nghiệm cho thấy, pin xe điện thử nghiệm có thể sạc từ 5% lên 70% chỉ trong 12 phút, duy trì hiệu suất ổn định qua 350 chu kỳ sạc. Một biến thể có dung lượng cao hơn cũng đạt 80% sau 17 phút, hoạt động ổn định qua 180 chu kỳ. Đặc biệt, tuổi thọ của pin được nâng lên tới 300.000 km, con số vượt xa chuẩn pin lithium-ion hiện nay.

Hướng tới thương mại hóa và thay đổi cuộc chơi xe điện

Công nghệ pin mới không chỉ giúp rút ngắn thời gian sạc – vốn là rào cản tâm lý lớn nhất khiến người tiêu dùng còn ngần ngại với xe điện – mà còn đảm bảo tính an toàn và độ bền cao. Nhờ mật độ năng lượng lớn, một chiếc xe điện trang bị pin lithium-kim loại thế hệ mới có thể di chuyển 800 km chỉ sau một lần sạc đầy, tương đương với quãng đường của nhiều xe xăng truyền thống.

Ngoài ra, chất điện phân lỏng do nhóm KAIST phát triển còn có ưu điểm tiết kiệm năng lượng trong vận hành, giảm hiện tượng thoát nhiệt và hao hụt điện năng trong quá trình sử dụng. Điều này không chỉ giúp người dùng tiết kiệm chi phí, mà còn mở ra triển vọng ứng dụng pin lithium-kim loại trong nhiều lĩnh vực khác như lưu trữ điện lưới, thiết bị di động và hàng không vũ trụ.

Giáo sư Hee Tak Kim nhấn mạnh: “Chúng tôi đã vượt qua một trong những rào cản lớn nhất của pin lithium-kim loại – tốc độ sạc nhanh mà vẫn an toàn và bền bỉ. Đây sẽ là nền tảng cho sự thương mại hóa rộng rãi trong tương lai gần”.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tối ưu hóa thiết kế và quy trình sản xuất để đưa công nghệ này ra thị trường. Trong bối cảnh các quốc gia, bao gồm cả Hàn Quốc, Mỹ, châu Âu và Trung Quốc, đều chạy đua phát triển hạ tầng xe điện, sự xuất hiện của loại pin này được kỳ vọng tạo bước ngoặt lớn, biến xe điện trở thành phương tiện phổ biến và khả thi hơn bao giờ hết.