Anode làm bằng silicon giúp pin xe điện sạc siêu nhanh

Từ năm 2005, Enevate, một startup tại California đã dồn rất nhiều tâm huyết cho công nghệ chế tạo anode (dương cực của pin) làm bằng silicon, không chỉ tìm kiếm giải pháp sạc nhanh mà còn nhằm tăng cường mật độ năng lượng trên pin xe điện (EV).

Anode của các loại pin lithium hiện tại chủ yếu được làm từ than chì. Việc thay thế nó bằng silicon, theo Benjamin Park – nhà sáng lập kiêm CEO của Enevate, có thể sẽ giúp làm tăng 25% mật độ năng lượng và cho phép pin sạc ở tốc độ siêu nhanh. Tuy nhiên, vỏ pin cũng sẽ phồng lên rất lớn (có thể tới 400%) sau nhiều lần sạc, làm nứt và xuống cấp bề mặt. Cuối cùng, pin sẽ bị hỏng (chết hoàn toàn) sau vài trăm chu kỳ sạc xả.

Giải pháp của Enevate được mô tả là một màng cứng, xốp, dẫn điện, với bên trong mỗi khe rỗng sẽ có một “quả bóng” nhỏ làm bằng silicon. Vì vậy, tấm silicon có thể phồng lên và xẹp xuống thoải mái mà không gây ra tình trạng nứt gãy. Nhờ đó, chúng ta sẽ chế tạo được một anode làm bằng silicon, mang đến cho pin nhiều thuộc tính rất ấn tượng và tuổi thọ cũng không còn quá tệ nữa.

Những thuộc tính này bao gồm mật độ năng lượng tăng khoảng 30% so với công nghệ pin lithium hiện nay – lên tới 350 Wh/kg, cùng với khả năng sạc cực nhanh – chỉ cần 5 phút là xe có thể đi được 400 km, không thua kém tốc độ đổ đầy bình xăng là bao. Nếu trở thành sự thật, đó thực sự sẽ là bước nhảy vọt thay đổi cuộc chơi.

Bên cạnh đó, anode mới cũng cho phép pin sạc tốt ở nhiệt độ dưới mức đóng băng, điều mà hầu hết các loại pin lithium đều không thể đạt được. Ngoài ra, vật liệu silicon cũng giúp ngăn ngừa hiện tượng dendrite hóa trên điện cực, gây đoản mạch và cháy nổ pin. Do đó, Enevate khẳng định loại pin này rất an toàn.

Nhờ khoản đầu tư 111 triệu USD từ các đại gia, bao gồm LG, Samsung, Mitsubishi, Renault và Nissan, đại diện Enevate cho biết loại cell pin do họ phát triển đã sẵn sàng cho thời khắc trọng đại. Trả lời phỏng vấn Chargeed Evs, Park cho biết công ty đang gấp rút hoàn thiện đơn hàng để đưa cell pin của mình xuất hiện trên sản phẩm của những tên tuổi lớn vào năm 2024 và 2025.

Mặc dù vậy, chúng ta đơn giản là chưa có đủ hạ tầng hỗ trợ năng lực sạc nhanh như kỳ vọng đang được thảo luận. Ngay đến những mẫu xe điện tiên tiến nhất, như Model 3 của Tesla, hiện cũng mới chỉ đạt công suất sạc tối đa 250 kilowatts, giúp xe đi được 133 km sau khi sạc trong 5 phút. Loại pin mới vì thế sẽ có công suất gấp 3 lần, vào khoảng 0,75 megawatt. Đây là mức tiêu thụ năng lượng khá lớn.

Trước đây, từng có đề xuất sử dụng các siêu tụ điện khổng lồ (supercapacitor), sạc điện cả ngày ở tốc độ chậm hơn để có đủ năng lượng cung cấp cho loại xe điện sạc siêu nhanh khi cần, nhưng kích thước quá cồng kềnh của supercapacitor chính là trở ngại lớn nhất trong việc hiện thực hóa ý tưởng này.

Mặc dù vậy, chúng ta có thể lạc quan tin tưởng rằng chỉ trong vài năm tới, hiệu suất của các mẫu xe điện, cả về thời lượng, phạm vi hoạt động lẫn tốc độ sạc pin sẽ được cải thiện rất nhiều.

Nguồn:

https://www.enevate.com/