Trung Quốc phát triển pin lithium mạnh gấp đôi công nghệ tiên tiến của Tesla

Lithium

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa phát triển thành công loại pin lithium kim loại đột phá, có khả năng lưu trữ năng lượng gấp đôi so với pin điện xe hơi tiên tiến nhất hiện nay của Tesla.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Thiên Tân đã chế tạo một loại pin với mật độ năng lượng vượt ngưỡng 600 watt-giờ trên mỗi kilogram.

Mật độ năng lượng - tức lượng năng lượng được lưu trữ trên mỗi đơn vị khối lượng là yếu tố quyết định dung lượng pin. Mật độ càng cao thì pin càng nhỏ gọn và nhẹ.

Pin lithium kim loại vốn đã được biết đến có tiềm năng vượt trội so với pin lithium-ion truyền thống, được xem là giải pháp thế hệ tiếp theo đầy hứa hẹn.

Mức mật độ năng lượng mà nhóm nghiên cứu đạt được hiện nay gấp đôi pin của Tesla (300 Wh/kg) và cao hơn nhiều so với pin Blade của BYD (150 Wh/kg).

Theo công bố trên tạp chí Nature hôm thứ Tư, phát hiện này đánh dấu bước tiến 200 - 300% so với mật độ và độ bền hiện có của pin lithium kim loại.

Thông thường, chất điện phân trong pin lithium dựa trên các cấu trúc solvat - tức sự sắp xếp có trật tự của các phân tử dung môi quanh ion lithium. Tuy nhiên, chính cấu trúc này lại tạo ra rào cản trong quá trình vận hành.

Mặc dù giúp ổn định ion lithium, cách sắp xếp này lại cản trở quá trình nạp điện nhanh và sự lắng đọng đồng đều của lithium, dẫn đến hạn chế về tuổi thọ, độ an toàn và mật độ năng lượng của pin.

Một nhân viên đang làm việc tại một công ty sản xuất pin lithium ở thành phố Hoài Bắc.

“Ứng dụng thực tế của pin lithium kim loại đang bị hạn chế bởi thiết kế chất điện phân hiện tại vốn phụ thuộc vào cấu trúc solvat chiếm ưu thế,” các nhà nghiên cứu cho biết.

Để khắc phục, nhóm khoa học đã tái thiết kế môi trường solvat của ion lithium, vượt qua hạn chế cố hữu của các chất điện phân truyền thống.

Họ đã phát triển một loại “chất điện phân phi tập trung” (delocalised electrolyte) với cấu trúc vi mô hỗn loạn hơn, giúp giảm trở ngại trong quá trình vận chuyển ion, đồng thời nâng cao tính ổn định - hai yếu tố then chốt quyết định hiệu suất và vòng đời pin.

Thiết kế này tạo ra một môi trường đa dạng hơn, cho phép ion lithium di chuyển linh hoạt hơn.

Trong thử nghiệm với pin túi lithium kim loại dung lượng cao - loại thường được sử dụng trong thực tế - công nghệ mới đạt mật độ năng lượng 604,2 Wh/kg, đồng thời duy trì khả năng nạp xả ổn định qua 100 chu kỳ.

Kết quả này thậm chí đã vượt mục tiêu 400 Wh/kg trong kế hoạch “Made in China 2025” dành cho pin xe điện của Bắc Kinh.

Hiện nhóm nghiên cứu đã bắt đầu ứng dụng công nghệ mới này vào sản xuất pin lithium kim loại năng lượng cao dành cho máy bay không người lái (drone).

Theo The Independent