Dưới da: Cách Stanford làm sáng pin EV thông qua lithium »

16 November 2020 | 12:01 am

Trong một hoặc hai thập kỷ, tất cả chúng ta có lẽ sẽ nhìn lại và cười nhạo về kích thước, trọng lượng và dung lượng pin EV, nhưng hiện tại, cải tiến cho cả ba là điều mà mọi người đang hy vọng. Ngày càng có nhiều khả năng rằng những cải tiến đó sẽ không đến từ một bước đột phá lớn nào đó, chẳng hạn như một loại pin hoàn toàn mới chưa được khám phá cho đến nay, mà là từ sự phát triển của pin lithium ion, đã mất hơn 20 năm để chuyển từ nguyên mẫu thuyết phục đến giai đoạn hiện tại.

Một khía cạnh của công nghệ pin lithium ion được cho là đứng đầu và vai trên phần còn lại là trọng lượng. Giảm trọng lượng của một chiếc xe và nó cần ít năng lượng hơn để đi được một quãng đường nhất định, cho dù nó chạy bằng điện hay nhiên liệu thông thường. Làm cho một viên pin nhẹ hơn và áp suất sẽ giải phóng hóa học và tăng dung lượng năng lượng. Nhưng làm cả hai cùng một lúc – tăng công suất và giảm trọng lượng – và mọi thứ chắc chắn đang được cải thiện.

Một dự án nghiên cứu của Đại học Stanford và Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC đã đưa ra một thiết kế tế bào mới nhẹ hơn đáng kể và ít bắt lửa và cháy hơn so với công nghệ hiện có. Giảm cân mang lại lợi ích gấp đôi. Mật độ năng lượng theo trọng lượng được tăng lên, do đó kích thước và trọng lượng của pin có thể giảm xuống. Điều đó lại làm giảm trọng lượng tổng thể của chiếc xe theo một vòng tròn lành tính, do đó cần ít năng lượng hơn để di chuyển nó.

Bí mật nằm ở thiết kế mới của bộ thu, một thành phần của tế bào ion lithium mang điện đến và đi từ các điện cực (cả cực dương và cực âm). Dù định dạng pin là gì, bộ thu tế bào lithium ion được làm từ lá đồng và, mặc dù mỏng, nhưng chịu trách nhiệm từ 15% đến 50% trọng lượng của một tế bào, tùy thuộc vào kích thước và độ dày của nó. Những nỗ lực trong ngành công nghiệp nhằm giảm trọng lượng của bộ thu gom cho đến nay đã không thành công, nhưng thay vì đồng rắn, bộ thu mới được làm từ polyimide, một loại polyme có khả năng chịu được nhiệt độ cao và cũng đã được tẩm chất chống cháy.

Polyme được phủ trên mỗi mặt (làm bánh sandwich bằng nhựa) bằng một màng đồng siêu mỏng, do đó thành phẩm không chỉ nhẹ hơn (80% so với ô thông thường) mà không giống như thiết kế thông thường, cũng miễn cưỡng đốt. Thông thường, các tế bào ion liti dễ dàng đốt cháy cho đến khi hết chất điện phân. Giảm hàm lượng đồng đắt tiền sẽ cắt giảm chi phí cũng như trọng lượng và cũng có lợi cho môi trường, vì một lượng lớn kim loại được sử dụng trong bất cứ thứ gì điện. Trọng lượng, chi phí và tính bền vững cũng là lý do tại sao các nhà phát triển động cơ EV đang nghiên cứu việc sử dụng nhôm để thay thế đồng trong cuộn dây động cơ.

Cho đến nay, công nghệ mới chỉ mới được thử nghiệm ở cấp độ phòng thí nghiệm nhưng những dấu hiệu rất đáng mừng. Việc mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt sẽ không gây ra bất kỳ vấn đề gì và một bằng sáng chế đã được đăng ký.

Thành công trong hẻm Silicon