Bước tiến đáng kinh ngạc có thể cách mạng hóa xe điện

5 giờ trướcBài gốc

Một trong những điều phiền toái nhất khi sở hữu một chiếc xe điện hiện nay là phải sắp xếp thời gian để sạc pin. Ngay cả những bộ sạc nhanh công cộng tốc độ cao cũng mất từ 15 đến 60 phút để sạc pin xe lên 80% dung lượng. Nhưng hãy tưởng tượng, nếu lần sạc tiếp theo của bạn nhanh hơn cả việc ghé cửa hàng mua một món ăn nhẹ? Chỉ cần tạt vào quán cà phê, lướt vài tin nhắn, và xe của bạn đã sạc từ gần 0 lên 100%. Tương lai này có vẻ gần hơn bạn nghĩ.

Phân tích cho thấy thời gian sạc nhanh dưới 30 phút và trong một số trường hợp dưới 15 phút, là hoàn toàn khả thi, đồng thời tăng dung lượng.

Một nghiên cứu từ Đại học Kiel, được Interesting Engineering trích dẫn, cho thấy pin lithium-sulfur (lưu huỳnh) có thể sạc xe điện chỉ trong 12 phút. Nếu công nghệ này thành công, nỗi lo về quãng đường di chuyển và thời gian sạc chậm có thể sẽ trở thành dĩ vãng.

Các nhà nghiên cứu từ Đức, Ấn Độ và Đài Loan đã phân tích hàng trăm nghiên cứu và đưa ra một kế hoạch. Mục tiêu chính của họ là tốc độ và an toàn. Một mục tiêu lớn là thay thế các kim loại nặng, đắt đỏ và gây tranh cãi về mặt đạo đức trong pin lithium-ion hiện nay – như coban và niken – bằng lưu huỳnh, một chất nhẹ hơn, an toàn hơn và dễ kiếm hơn rất nhiều.

Mọi thứ bắt đầu với một cực âm lưu huỳnh kết hợp với cực dương lithium kim loại. Sự kết hợp này về lý thuyết mang lại mật độ năng lượng cao gấp 10 lần so với các loại pin hiện được sử dụng trong hầu hết xe điện. Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Energy Materials, "phân tích của chúng tôi cho thấy thời gian sạc nhanh dưới 30 phút và trong một số trường hợp dưới 15 phút, là hoàn toàn khả thi, đồng thời tăng dung lượng".

Nhưng đây không phải là một giải pháp đơn giản. Lưu huỳnh tự nó không dẫn điện tốt. Để khắc phục, các nhà nghiên cứu kết hợp nó với các vật liệu như graphene và ống nano carbon để truyền electron nhanh hơn. Họ cũng sử dụng các chất phụ gia – như oxit kim loại và các chất xúc tác khác – để ngăn các phản ứng hóa học mất kiểm soát và làm hỏng pin.

Một vấn đề khác là "hiệu ứng con thoi". Đây là hiện tượng các hợp chất hóa học di chuyển giữa hai đầu của pin, gây mất năng lượng. Đó là một trong những lý do khiến pin lithium-sulfur chưa được ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đang tìm cách khắc phục, bao gồm sử dụng các lớp phân tách pin mới và chất điện giải đặc hơn để giữ mọi thứ ổn định.

Các nhà khoa học cũng đang giải quyết một vấn đề đau đầu khác: hiện tượng dendrite. Đây là những cấu trúc giống như kim hình thành trên bề mặt lithium kim loại của pin, nếu không được kiểm soát, có thể gây chập mạch hoặc cháy nổ. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm các lớp phủ bảo vệ và cực dương được thiết kế theo cấu trúc 3D để ngăn chặn sự hình thành này.

Các nguyên mẫu ban đầu đã cho thấy tiềm năng, đạt mật độ năng lượng 2 milliamp-giờ trên mỗi cm vuông, theo nghiên cứu. Nhưng như tác giả chính Jakob Offermann đã nói, để công nghệ này an toàn và đáng tin cậy trong thời gian dài, "cần có thêm những cải tiến về tải vật liệu và tích hợp cấu trúc".

Phần thưởng là gì? Những chiếc xe sạc nhanh như điện thoại thông minh. Chuỗi cung ứng sạch hơn. Và ít rủi ro cháy nổ từ pin quá nóng.

Các nhà nghiên cứu khác cũng đang chạy đua để cải thiện công nghệ pin. Một nhóm gần đây đã phát triển pin thể rắn với cực dương silicon, có thể bền bỉ qua hàng ngàn lần sạc. Một nỗ lực khác tại Hàn Quốc đang xây dựng pin sạc siêu nhanh bằng các vật liệu mới. Ford thậm chí còn giới thiệu một chiếc Mustang Mach-E tùy chỉnh, tận dụng tối đa từng watt điện.

Việc chuyển sang pin sạc nhanh như thế này cũng có thể kết hợp tốt với tấm pin mặt trời, giúp người lái tiết kiệm chi phí bằng cách sạc xe điện ngay từ mái nhà của họ.

Vì vậy, dù bạn chưa thể lái thử một chiếc xe điện chạy bằng pin lưu huỳnh ngay ngày mai, nhưng mọi thứ đang tiến triển nhanh chóng.

Đức Bình

Nguồn Xây Dựng : https://baoxaydung.vn/buoc-tien-dang-kinh-ngac-co-the-cach-mang-hoa-xe-dien-192250811200738838.htm