Một nghiên cứu toàn diện do Phòng Thí nghiệm quốc gia Argonne (thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ), Phòng Thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và Đại học Case Western Reserve, đã đánh giá các kỹ thuật sản xuất điện cực tiên tiến.
Kết quả cho thấy, công nghệ mới có thể giúp giảm hơn 50% năng lượng tiêu thụ và thu hẹp đáng kể diện tích nhà máy so với quy trình hiện nay.
Nghiên cứu chỉ ra rằng có 4 công nghệ thay thế với nhiều triển vọng. Trong đó, xử lý khô được xem loại bỏ hoàn toàn dung môi và lò sấy, thay vào đó nén trực tiếp bột vật liệu pin thành màng điện cực, giúp giảm tới 11% chi phí sản xuất và 46% năng lượng tiêu thụ.
Xử lý ướt tiên tiến, thay thế dung môi NMP độc hại bằng nước, qua đó cắt giảm khoảng 25% chi phí năng lượng, dù vẫn phải duy trì công đoạn sấy khô.
Công nghệ mới giúp giảm một nửa chi phí sản xuất pin xe điện.
Bên cạnh đó, phương pháp xử lý bằng bức xạ - sử dụng tia sáng hoặc chùm electron để đông đặc vật liệu nhanh chóng - được đánh giá có tiềm năng cắt giảm tới 65% chi phí năng lượng và 85% diện tích nhà máy, song độ bền lâu dài của vật liệu vẫn cần được kiểm chứng thêm.
Cuối cùng, công nghệ in 3D mở ra khả năng sản xuất các điện cực tùy chỉnh với lượng chất thải tối thiểu, phù hợp cho những ứng dụng đặc thù, nhưng hạn chế lớn nhất nằm ở tốc độ chậm và chi phí cao khiến việc triển khai trên quy mô công nghiệp gặp nhiều thách thức.
Theo Runming Tao, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Argonne, các công nghệ tiên tiến này mang lại triển vọng giảm chi phí sản xuất, từ đó góp phần hạ giá thành pin cho cả xe điện và lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện.
Song song với các nghiên cứu tại Mỹ, nhiều nhóm khoa học trên thế giới cũng đang tìm hướng cải tiến khác. Gần đây, một nhóm khoa học tại Viện Max Planck (Đức) đã công bố phương pháp sử dụng lớp “lông kim loại” làm vật liệu tiếp xúc, giúp tăng tốc vận chuyển điện tích và cho phép chế tạo điện cực dày gấp 10 lần so với tiêu chuẩn hiện tại.
Những tiến bộ này giúp pin xe điện trong tương lai không chỉ bền hơn và rẻ hơn, mà còn thân thiện hơn với môi trường, góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch.
Duy Anh