Dongguan Everwin Tech Co., Limited michael@ewtbattery.com 86-755-8175-2844
THƯỢNG HẢI -- Trong một bước tiến quan trọng có thể định hình lại tương lai của xe điện, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã xác định được một cơ chế đằng sau sự cố của pin lithium thể rắn.
Điều này diễn ra khi Trung Quốc vươn lên trở thành quốc gia dẫn đầu toàn cầu trong ngành công nghiệp pin lithium. Quốc gia này hiện đang chạy đua với các đối thủ quốc tế, đặc biệt là từ Nhật Bản và Hàn Quốc, để nắm bắt các công nghệ pin thế hệ tiếp theo.
Pin thể rắn, được coi là một trong những giải pháp hứa hẹn nhất trong thập kỷ tới, có thể cách mạng hóa việc lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, việc vượt qua những rào cản kỹ thuật của chúng vẫn là thách thức lớn nhất hiện nay.
TÌM RA NGUYÊN NHÂN GỐC RỄ
Không giống như chất điện phân lỏng được sử dụng trong pin thông thường, chất điện phân rắn gặp khó khăn trong việc hấp thụ các ứng suất do sự giãn nở và co lại của lithium trong chu kỳ sạc.
Những ứng suất này có thể gây ra nứt hoặc hình thành dendrite -- các cấu trúc nhỏ, hình kim có thể gây ra đoản mạch -- do đó đặt ra những thách thức lớn cho việc công nghiệp hóa công nghệ.
Trong nghiên cứu mới của họ, các nhà nghiên cứu từ Đại học Đồng Tế và Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung đã phát hiện ra rằng các sự cố pin thể rắn có liên quan chặt chẽ đến sự mỏi chu kỳ của cực dương kim loại lithium.
Họ cũng quan sát thấy rằng sự mỏi này tuân theo các nguyên tắc cơ học được xác định rõ ràng, giống như việc uốn cong một chiếc kẹp giấy nhiều lần sẽ làm yếu nó cho đến khi nó gãy.
Phát hiện này, được công bố vào thứ Sáu trên tạp chí Science, cung cấp một khuôn khổ định lượng để dự đoán chu kỳ tuổi thọ của pin và mở ra những con đường mới để thiết kế các hệ thống lưu trữ năng lượng bền hơn.
"Công trình này ghi nhận tầm quan trọng của sự mỏi trong hiệu suất của cực dương kim loại lithium trong pin thể rắn," Jagjit Nanda và Sergiy Kalnaus, hai nhà khoa học về pin của Hoa Kỳ, nhận xét trong một bài viết về nghiên cứu.
CUỘC CÁCH MẠNG PIN
Nghiên cứu này nhấn mạnh sự đầu tư R&D liên tục của Trung Quốc vào điện hóa trong những năm gần đây. Những đột phá này hiện đang thúc đẩy lợi thế công nghiệp của Trung Quốc và tạo tiền đề để quốc gia này lặp lại thành công của mình trong cuộc cách mạng sắp tới trong công nghệ pin.
Pin thể rắn, sử dụng chất điện phân rắn thay vì chất lỏng, đạt được mật độ năng lượng cao hơn nhiều (lên đến 500 Wh/kg) so với pin lithium-ion lỏng truyền thống (200-300 Wh/kg). Điều này cung cấp nhiều năng lượng hơn trong cùng một thể tích và giảm kích thước pin.
Chúng cũng có tính ổn định nhiệt tốt hơn, không dễ cháy và không có nguy cơ rò rỉ chất lỏng, làm giảm đáng kể nguy cơ tự bốc cháy và nổ.
Ouyang Minggao, một chuyên gia về hệ thống năng lượng mới và là giáo sư tại Đại học Thanh Hoa, dự đoán rằng việc đạt được mật độ năng lượng 500 Wh/kg sẽ phụ thuộc vào những tiến bộ quan trọng trong khoa học vật liệu, với năm 2027 được dự đoán là một năm then chốt cho những đổi mới đột phá.
Các gã khổng lồ pin Trung Quốc CATL và BYD đã đặt năm 2027 là mục tiêu cho việc sản xuất pin thể rắn quy mô nhỏ.
Các nhóm khoa học đang tăng cường hợp tác với các công ty pin tuyến đầu để đẩy nhanh quá trình thương mại hóa công nghệ.
Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã ký một thỏa thuận hợp tác với BYD, tập trung vào các lĩnh vực tiên tiến như pin thể rắn.
Sun Huajun, CTO của bộ phận pin của BYD, dự đoán rằng pin thể rắn sẽ đạt được ứng dụng quy mô lớn vào khoảng năm 2030.
Lợi thế của Trung Quốc trong việc sản xuất hàng loạt pin thể rắn nằm ở quy mô thị trường và công nghiệp rộng lớn của nước này.
"Với chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh nhất, thị trường lớn nhất và nhiều nhà nghiên cứu nhất, chúng tôi rất tự tin vào cách tiếp cận và lộ trình của Trung Quốc đối với công nghệ này," Zu Sijie, phó chủ tịch của SAIC Motor, cho biết.
