Trong tương lai, sạc đầy pin cho xe điện chỉ tốn khoảng 5 phút

Học viện đào tạo trực tuyến Chủ Nhật, 19 tháng 4, 2020 0 No comments

Ban tổ chức giải đua xe điện Formula E vừa chính thức công bố tiêu chuẩn cho thế hệ xe đua thứ 3 dự kiến sẽ tham gia vào giải đua tổ chức năm 2022. Có một thông tin nổi bật đó chính là những chiếc xe đua Formula E này lần đầu tiên được ứng dụng công nghệ sạc siêu nhanh, đủ để sạc đầy pin của một chiếc Tesla Model S chỉ trong vòng 10 phút. Khi ứng dụng cho mục đích thương mại, công nghệ này sẽ giúp cho việc sạc pin xe điện lúc bấy giờ chỉ tương đương với thời gian đổ đầy bình xăng như hiện tại.

Trên thực tế, sạc nhanh cho xe điện không phải là ý tưởng chỉ có trên mặt giấy tờ hoặc chỉ tồn tại trong vài giải đua. Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu bao gồm các chuyên gia đến từ cả Porsche lẫn BMW tiết lộ họ đã chế tạo thành công nguyên mẫu trạm sạc 450 kW, với công suất gấp 3 lần so với những trạm sạc siêu nhanh đang sở hữu bởi Tesla. Đội ngũ của liên minh FastCharge này đã xây dựng 1 trạm sạc như vậy ở Đức và chỉ với 3 phút sạc, chiếc BMW i3 đã có thể chạy được quãng đường 100 km. Điều đó có nghĩa là chỉ mất khoảng 15 phút để sạc từ 10% lên đến 80% dung lượng pin.

Về mặt kỹ thuật, đẩy nhanh công suất sạc pin lithium-ion là một bài toán về sự cân bằng giữa tốc độ sạc và mức năng lượng lưu . Trong quá trình sạc, các ion sẽ di chuyển từ cathode (cực âm) sang anode (cực dương) - thường làm bằng graphite (than chì). Anode về cơ bản đóng vai trò như 1 cái thùng có thể thu thập và cất giữ ion trong lúc pin được sạc. Anode càng mỏng, thùng chứa kia càng lớn và càng có thể trữ được nhiều năng lượng. Nói cách khác, cứ mỗi lần sạc, xe sẽ đi được quãng đường xa hơn.

Tuy nhiên, cực dương quá mỏng cũng khiến cho sạc nhanh trở nên khó khăn hơn bởi các ion sẽ phải di chuyển quãng đường xa hơn để đến với cực dương. Nếu những ion này không đi đủ nhanh để tiếp cận anode trong mỗi lần sạc, hiện tượng "ùn tắt" phân tử sẽ xảy ra và lithium lúc bấy giờ sẽ dồn lên bề mặt. Hiện tượng này thường được gọi là "lithium plating" (mạ lithium) và là thứ giết chết hiệu suất pin. Nếu những ion này đủ nhiều để bám chặt vào bề mặt của cực dương, chúng có thể tạo thành thứ phá vỡ rào cản giữa anode và chất điện phân, từ đó dẫn đến đoản mạch.

Có 1 cách để ngăn tình trạng "mạ lithium" đó chính là thêm silicon vào anode. Silicon về cơ bản là vật liệu có chi phí rẻ, dễ tìm và có khả năng thay đổi cấu trúc tinh thể của anode nhằm hạn chế hiện tượng "mạ lithium" xảy ra. Ngoài ra, silicon cũng có tác dụng gia tăng khả năng lưu trữ năng lượng của pin. Nhiều công ty, trong đó có cả Tesla cũng đã sử dụng giải pháp phủ thêm silicon hoặc silicon oxide vào anode để gia tăng việc tích năng lượng của các cell pin lithium ion.

Tận dụng giải pháp bổ sung thêm các chất hoá học khác vào anode để đẩy nhanh công suất sạc đồng thời gia tăng khả năng tích năng lượng, một số công ty đã gặt hái được những thành công đầy hứa hẹn. StoreDot - một công ty năng lượng có trụ sở tại Israeli hiện đang phát triển công nghệ sạc giúp sạc đầy pin của xe điện trong không quá 10 phút. Chỉ mới tháng trước, các nhà nghiên cứu thuộc Echion - công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Anh cho biết họ đã phát triển thành công bộ pin lithium-ion với khả năng sạc vào chỉ 6 phút là đầy. Bí quyết nằm ở chỗ anode được bổ sung thêm hợp chất Niobi pentoxit giúp gia tăng hiệu quả tron việc di chuyển của các ion trong quá trình sạc.

Nguồn: Wired