Các chuyên gia đang phát triển một loại pin lithium-carbon mới có thể sạc nhanh xe điện đồng thời mang lại nhiều lợi ích cho môi trường. Theo báo cáo từ New Atlas ngày 24/9, công ty Mahle của Đức đã hợp tác với nhà sản xuất pin Allotrope Energy để cải tiến công nghệ sạc nhanh cho xe điện. Pin lithium-carbon mới của hai công ty sẽ sử dụng thành phần siêu tụ điện để cung cấp thời gian sạc tương đương với việc tiếp nhiên liệu cho ô tô và động cơ đốt trong.
Hợp tác phát triển một loại pin lithium-carbon mới
“Lo ngại về phạm vi hoạt động thường được coi là rào cản chính đối với việc sử dụng xe điện. Tuy nhiên, nếu pin có thể sạc nhanh như việc tiếp nhiên liệu cho xe động cơ đốt trong truyền thống thì phần lớn nỗi lo đó sẽ biến mất”, tiến sĩ Mike Bassett, giám đốc nghiên cứu của Mahle Powertrain, cho biết.
Mahle và Allotrope Energy muốn phát triển một loại pin lithium-carbon nhỏ giá rẻ dành cho xe máy moped điện với thời gian dừng lại sạc ngắn nhất có thể. Loại pin mới sẽ sử dụng cực anode trong pin lithium-ion truyền thống kết hợp với cực cathode dùng trong siêu tụ điện, chia tách bởi một chất điện phân hữu cơ. Theo nhóm phát triển, phương pháp này sẽ mang lại mật độ năng lượng và khả năng sạc vượt trội mà siêu tụ điện cung cấp, kết hợp với mật độ năng lượng lớn của pin lithium, tạo ra pin lithium-carbon có tốc độ sạc cực nhanh.
Theo phân tích được thực hiện trên một dịch vụ đồ ăn nhanh mô phỏng với bán kính 25 km, khi sử dụng pin 500 Wh thông thường, xe moped điện sẽ phải tạt vào lề đường giữa ca làm việc và dành 30 phút để sạc lại. Nhóm nghiên cứu cho biết, loại pin mới có thể cho phép những chiếc xe này sạc trong 90 giây.
Chi tiết về nghiên cứu của loại pin lithium-carbon
Công nghệ Lithium-Carbon của Allotrope Energy và MAHLE Powertrain hợp tác kết hợp những lợi ích của siêu tụ điện và pin Lithium-ion truyền thống. Để tạo ra một tế bào (cell) pin có thể được sạc lại cực nhanh; mà vẫn giữ được mật độ năng lượng cao. Công nghệ tế bào pin này có một cực dương kiểu pin high-rate; và cực âm kiểu tụ điện hai lớp (EDLC) dung lượng cao. Chúng được ngăn cách bằng chất điện phân hữu cơ.
Kết quả là một tế bào pin không bị ảnh hưởng; bởi sự suy giảm nhiệt như các loại pin dựa trên lithium truyền thống. Tính ổn định của nó, ngay cả ở nhiệt độ cao; cho phép tạo ra dòng điện cao và sạc lại nhanh chóng. Nó cũng không đòi hỏi phải kèm theo hệ thống làm mát bên ngoài phức tạp; hay hệ thống quản lý pin phức tạp.
Ngoài ra, cực âm kiểu tụ điện của nó lại cho phép tuổi thọ hơn 100.000 chu kỳ. Lớn hơn rất nhiều lần so với pin thông thường. Trong khi đó việc loại bỏ kim loại đất hiếm; và khả năng tái chế hoàn toàn làm cho nó trở nên tốt hơn với môi trường. Cả trong quá trình sản xuất và vòng đời lâu dài sau đó.
Lợi ích của loại pin mới này
“Với sự phát triển của nền kinh tế theo yêu cầu; việc sử dụng xe máy moped chạy bằng xăng để vận chuyển trong thành phố. Ví dụ như giao đồ ăn, cũng tăng nhanh. Điều này góp phần gây ra những vấn đề về chất lượng không khí đô thị. Rất khó để giảm carbon trong những chuyến vận chuyển này; mà không dự trữ những bộ pin có thể thay thế đắt đỏ hoặc chuyển sang loại xe điện lớn hơn. Nặng hơn và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn”, Bassett nói.
Pin lithium-carbon của Mahle và Allotrope Energy không sử dụng kim loại đất hiếm; và có thể tái chế hoàn toàn, mang lại một số lợi ích cho môi trường. Nhóm nghiên cứu cũng khẳng định loại pin mới sẽ không dễ bị thoát nhiệt (thermal runaway). Hiện tượng có thể khiến pin trở nên quá nóng và bị phá hủy.
