XNRGI - một startup làm pin silicon có mật độ gấp 4 lần, rẻ hơn Li-ion tuyên bố sẵn sàng thương mại!

công nghệ pin mới đã được công bố, hứa hẹn đủ kiểu nhưng trogn suốt một thập niên qua thì chúng vẫn chưa thể thương mại hóa vì nhiều lý do. Tuy nhiên, công ty khởi nghiệp XNRGI (eXponential Energy) vừa công bố họ đã sẵn sàng cung cấp pin silicon "xốp" - được quảng cáo là đạt mật độ năng lượng cao hơn trong khi chi phí sản xuất thấp hơn so với pin Li-ion thông thường. Ngoài ra nó cũng rất an toàn, không dễ cháy nổ.

Hạn chế của pin Li-ion khiến xe chạy điện chưa thể phổ biến cũng như các thiết bị dùng pin không thể đạt thời lượng sử dụng như chúng ta mong muốn. Những tiến bộ trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng vẫn chưa thể theo kịp sự đổi mới đang diễn ra trong thế giới công nghệ. Trong khi các công nghệ pin mới dường như được công bố mỗi tháng với cùng một lời hứa về mật độ, độ bền, sạc nhanh hơn, chi phí thấp thì vẫn chưa công nghệ nào trong số đó xuất hiện trên sản phẩm thương mại.

​

XNRGI không kèn không trống, công ty khởi nghiệp tại Washington này hầu như không được biết đến mãi đến hôm nay khi tiết lộ các kế hoạch đưa công nghệ pin đã được đăng ký sáng chế của mình ra thị trường vào năm 2020 với một dự án xây dựng một mạng lưới lưu trữ năng lượng dành cho khu vực Bắc Mỹ. Công ty cho biết công nghệ pin silicon xốp đã được hãng phát triển trong suốt 15 năm và hãng nhận định nó sẽ là một phần thiết yếu trong bộ giải pháp của Bắc Mỹ nhằm đối mặt với sự biến đổi khí hậu. Mật độ của pin silion xốp cao gấp 4 lần so với Li-ion nhưng chi phí sản xuất chỉ một nửa.

​

XNRGI làm pin bằng các tấm silicon wafer tương tự như wafer dùng trong sản xuất chip bán dẫn. Những tấm wafer sau đó được khắc laser các hình mẫu dạng tổ ong với kích thước 20 x 20 micron, mật độ dày đặc. Cuối cùng tấm wafer được phủ Lithium và các vật liệu khác để tạo nên cực dương và cực âm hay những vi pin (micro-battery).

Ý tưởng sử dụng silicon để tăng mật độ năng lượng không mới nhưng trở ngại lớn nhất đối với vật liệu này là silicon có thể dãn nở khi pin được sạc, từ đó qua thời gian hình thành các sợi dendrite khiến pin bị đoản mạch, cháy nổ.

​

Công ty cho biết mỗi vi pin như vậy có đủ không gian giữa các điện cực và có thể giữ điện tích đủ thấp để ngăn tình trạng trên xảy ra. Mỗi 12 inch (304 mm) của tấm silicon wafer sẽ chứa 36 triệu vi pin xếp dọc, từ đó hình thành một cục pin lớn hơn (macro battery). Hệ thống đạt tốc độ sạc nhanh hơn so với Li-ion nhờ kiến trúc pin độc đáo và XNRGI cũng đã chế tạo 600 hệ thống pin như vậy dành cho nhiều khách hàng giấu tên.

Điều đáng chú ý là pin của XNRGI có thể tái chế và không bị tình trạng thoát nhiệt như pin Li-ion truyền thống (hiện tượng này có nguy cơ xảy ra khi pin nóng từ 60 độ C trở lên và cực kỳ nguy hiểm nếu trên 100 độ C. Lúc đó nó sẽ kích thích một loạt phản ứng dây chuyền không khiến nhiệt độ pin tăng nhanh trong chỉ vài mili giây và năng lượng lưu trữ đột ngột được giải phóng. Lượng nhiệt được tạo ra có thể lên đến 400 độ C, vật chất trong pin bắt đầu hóa hơi và một khi cháy rất khó dập tắt, chẳng hạn như vụ cháy xe Tesla ở một gara tại Trung Quốc gần đây).

​

Mật độ năng lượng của pin lên đến 400 Wh/kg trong khi chí phí sản xuất rẻ hơn khiến nó rất lý tưởng để sử dụng trên các loại xe chạy điện EV cũng như mạng lưới lưu trữ năng lượng. Công ty tuyên bố có thể đạt được chi phí sản xuất 150 USD/kWh (1 kWh = 1000 Wh, 1 cục pin laptop to nhất cũng không quá 100 Wh) mà không cần biết ứng dụng cũng như quy mô sử dụng. Điều này có nghĩa giá thành sản xuất này sẽ áp dụng trên mọi thứ dùng pin từ thiết bị điện tử tiêu dùng cho đến xe điện hay các ứng dụng đặc thù hơn.

Nhân vật chủ chốt đứng đằng sau XNRGI là Christine Hallquist - một chính trị gia, cựu giám đốc điều hành của công ty cấp điện Vermont Electric Corp (VEC). Cô theo đuổi các thách thức trong quá trình chuyển dịch từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo và đây cũng là một chủ đề được cô đem ra tranh cử chức thống đốc bang Vermont năm ngoái. Dù không được Hiệp hội các thống đốc đảng cộng hòa (RGA) ủng hộ khi cho rằng dự án của Hallquist sẽ làm tăng giá xăng và các loại thuế phí khác nhưng nhiều nhà đầu tư mạo hiểm đến từ Canada đã để ý và xem là cơ hội đối với XNRGI.

Hallquist mở một công ty cố vấn là Cross Border Power và thông qua công ty này, cô đã vận động nhiều công ty lớn đầu tư vào XNRGI, được biết Intel, Motorola cũng như Hải quân Hoa Kỳ và Bộ năng lượng Hoa Kỳ (DOD) đã đầu tư đến 80 triệu USD cho công nghệ pin silion của XNRGI. Cô cho biết Cross Border Power có quyền cung cấp độc quyền loại pin này cho các công ty ở Bắc Mỹ và sẽ giao hàng vào đầu năm tới.

​

Hiện tại nếu xét về dung lượng toàn cầu đối với công nghệ pin thì chỉ mới đạt được 150 Gigawatt và tỉ lệ tăng trưởng hàng năm là 40%, vẫn chưa đủ để có thể thực hiện tham vọng về một tương lai chỉ dùng điện của con người. Thêm vào đó pin không thực sự rẻ đi và chúng vẫn chiếm từ 35 đến 45% giá trị của một chiếc xe chạy điện. Vì vậy cho dù có sản xuất nhiều xe điện hơn nữa thì trừ khi dùng một công nghệ pin khác rẻ hơn, giá của xe điện vẫn quá sức đối với người dùng phổ thông.

Những công tyw như XNRGI có thể mang lại giải pháp và tính khả thi của công nghệ pin này là có. Với việc sử dụng các kỹ thuật sản xuất đã chín muồi như silicon wafer vốn được các hãng làm chip khai thác trong hàng chục năm qua thì XNRGI có thể tăng tăng mật độ lưu trữ trong khi hạ thấp được chi phí. Và điều quan trọng hơn cả là độ an toàn - một yếu tố bắt buộc trên mọi phương tiện lẫn vật dụng dùng pin. Dưới đây là video demo độ an toàn của pin silicon xốp:

​

Theo: TechSpot​