Công nghệ pin xe điện sạc 10 phút đi 400km sắp được ra mắt

Cuộc đua sạc siêu nhanh

Để sạc xe điện nhanh như đổ xăng, ngành công nghiệp pin xe điện đang hướng tới công nghệ Sạc siêu nhanh (Extreme Fast Charging - XFC).

Tốc độ này được đo bằng C-rate, với 1C tương đương sạc đầy trong 1 giờ. Các công nghệ pin mới đang nhắm đến mốc 4C (sạc đầy trong 15 phút) hay thậm chí 6C (10 phút).

Các nhà sản xuất Trung Quốc như CATL đang dẫn đầu đường đua. Hãng đã gây chấn động khi ra mắt pin LFP Shenxing, có khả năng sạc 4C, cho phép xe đi được 400 km chỉ sau 10 phút sạc. Mẫu MPV Li Mega của hãng Li Auto cũng sử dụng pin Qilin 5C của CATL, có thể đi được 500 km sau 12 phút sạc.

Tuy nhiên, sạc siêu nhanh đặt ra một thách thức kỹ thuật khổng lồ: hiện tượng mạ Lithium. Ở tốc độ sạc cao, các ion lithium không có đủ thời gian để khuếch tán và sắp xếp một cách trật tự vào bên trong cấu trúc của cực dương than chì.

Thay vào đó, chúng bị dồn lại và lắng đọng trên bề mặt cực dương dưới dạng lithium kim loại, tạo thành các sợi nhánh sắc nhọn gọi là dendrite. Quá trình này không chỉ làm giảm dung lượng pin mà còn tiềm ẩn nguy cơ chọc thủng lớp màng ngăn, gây đoản mạch và cháy nổ.

Thành công của các loại pin như Shenxing nằm ở việc sử dụng các công thức chất điện giải tiên tiến và các vật liệu phủ bề mặt cực dương độc quyền, giúp ngăn chặn hiệu quả hiện tượng mạ Lithium ngay cả ở C-rate cao. Dù vậy, rào cản tiếp theo vẫn là hạ tầng, khi các trạm sạc công suất cực cao (trên 360 kW) vẫn chưa phổ biến.

Cuộc chiến chống lại 'lão hóa' hóa học

Bên cạnh việc sạc nhanh hơn, ngành công nghiệp cũng đang hướng tới mục tiêu tạo ra những bộ pin có tuổi thọ siêu dài, hay còn gọi là "pin triệu dặm", có thể tồn tại lâu hơn cả vòng đời của chính chiếc xe.

CATL một lần nữa đi tiên phong với công nghệ pin Natri-ion, được tuyên bố có thể chịu được tới 10.000 chu kỳ sạc, tương đương quãng đường hoạt động lên tới 5,8 triệu km.

Một đột phá quan trọng khác đến từ việc ngăn chặn các cơ chế gây "lão hóa" pin. Như đã nói ở trên, sự phát triển của các sợi nhánh lithium là một trong những nguyên nhân chính gây hỏng pin.

Gần đây, các nhà khoa học đã phát triển một loại chất điện phân bán rắn mới có tên F-QSCE@30. Chất điện phân này có cấu trúc bền vững, hoạt động như một bức tường vật lý, ngăn chặn không cho các sợi nhánh dendrite hình thành và xuyên qua, đồng thời có khả năng chống cháy, giúp pin an toàn và bền bỉ hơn đáng kể.

Những tiến bộ này đang được các hãng xe chuyển hóa thành niềm tin cho người tiêu dùng. Ví dụ, VinFast đã áp dụng chính sách bảo hành lên đến 8 năm cho pin xe máy điện, một cam kết mạnh mẽ về độ bền của sản phẩm.

Sự ra đời của những bộ pin có tuổi thọ siêu dài sẽ tạo ra một sự thay đổi cơ bản trong mô hình kinh tế.

Những bộ pin này, vẫn còn 70-80% dung lượng, có thể được tái sử dụng cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng tĩnh (Energy Storage Systems - ESS) cho gia đình, doanh nghiệp, hoặc để ổn định lưới điện.

Khi đó, giá trị còn lại của bộ pin sẽ trở thành một tài sản quan trọng, làm thay đổi hoàn toàn cách tính toán tổng chi phí sở hữu xe điện. Các công ty như Redwood Materials đã bắt đầu khai thác thị trường đầy tiềm năng này, biến những gì từng là rác thải điện tử thành một nguồn tài nguyên giá trị.