Trung Quốc phát triển loại pin xe điện mới, không sợ bị "chai" sau hàng trăm lần sạc

Đột phá trong công nghệ pin mở ra hướng đi mới cho xe điện

Trong một bước tiến đáng chú ý, các nhà khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu và chế tạo thành công một loại chất điện phân tổng hợp mới mang tên F-QSCE@30, hứa hẹn giải quyết nhiều điểm nghẽn trong công nghệ pin lithium-ion hiện nay.

Công trình nghiên cứu là kết quả hợp tác giữa Đại học Công nghệ Lulea và Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc vừa được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế Nano-Micro Letters. Loại vật liệu mới này được thiết kế để thay thế chất điện phân hữu cơ lỏng truyền thống vốn thường gặp các rủi ro về cháy nổ, rò rỉ và độ ổn định thấp khi hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao.

F-QSCE@30 là một chất điện phân bán rắn ghép flo, ứng dụng hiệu ứng cảm ứng tích hợp của các chuỗi để cải thiện đồng thời khả năng dẫn ion và độ ổn định bề mặt. Theo nhóm nghiên cứu, loại vật liệu này giúp pin giữ được gần 100% dung lượng sau 350 chu kỳ sạc, kể cả trong điều kiện nhiệt độ cao điều kiện hoạt động thường gặp trong các phương tiện như xe điện hoặc các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Ưu điểm kỹ thuật: bền, an toàn, dễ sản xuất

F-QSCE@30 được chế tạo dưới dạng màng sợi thủy tinh gia cố, xử lý bằng tia UV, dày 90 µm. Cấu trúc này cho phép vật liệu đạt độ dẫn điện tương đương chất điện phân lỏng, nhưng không gây nguy cơ cháy nổ và có độ bền cơ học cao – yếu tố quan trọng để ứng dụng vào pin thể rắn hoặc cell pin dạng túi.

Một lợi thế lớn khác là khả năng sản xuất quy mô công nghiệp. Quá trình xử lý một bước từ các monome đặc biệt, bao gồm hexafluorobutyl methacrylate và monome ion lỏng, cho phép vật liệu dễ dàng tích hợp vào các dây chuyền phủ hiện có trong ngành sản xuất pin. Điều này giúp tiết kiệm chi phí và tăng tính khả thi trong ứng dụng thực tiễn.

F-QSCE@30 được đánh giá đã đáp ứng được các mục tiêu kỹ thuật của Hiệp hội Pin Tiên tiến Hoa Kỳ (USABC) cho giai đoạn 2030, bao gồm khả năng giữ dung lượng và tốc độ sạc-xả cao, đồng thời hướng tới mật độ năng lượng trên 400 Wh/kg – một ngưỡng rất quan trọng trong việc nâng cao quãng đường hoạt động của xe điện chỉ sau một lần sạc.

Tác động kỳ vọng với ngành xe điện và năng lượng

Công nghệ pin là mắt xích sống còn trong cuộc đua phát triển xe điện. Những vấn đề thường gặp như sụt giảm dung lượng theo thời gian, hình thành sợi nhánh lithium gây cháy nổ, hay quá trình sản xuất pin tốn kém, đều là những thách thức thực tế. Sự ra đời của F-QSCE@30 mang lại nhiều tín hiệu tích cực về cả hiệu suất, độ bền và an toàn.

Không dừng lại ở lithium, nhóm nghiên cứu cho biết sẽ mở rộng khái niệm hiệu ứng cảm ứng sang các hệ hóa học sử dụng kim loại natri và kẽm. Đây là hướng đi đang được nhiều tập đoàn công nghệ lớn trên thế giới quan tâm nhằm tìm ra giải pháp lưu trữ năng lượng chi phí thấp và an toàn hơn cho các ứng dụng như xe điện giá rẻ hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo.

Dù vẫn cần thêm thời gian để thử nghiệm thực tế và thương mại hóa, nghiên cứu này mở ra hy vọng về thế hệ pin mới bền hơn, nhẹ hơn, an toàn hơn.