Công nghệ “Pin cấu trúc” có thể thay đổi ngành xe điện, thiết bị điện tử

Dòng pin mới này được làm từ vật liệu tổng hợp sợi các-bon với đặc tính nhẹ và có khả năng chịu lực cao. Không chỉ đảm nhận nhiệm vụ của một vật liệu cấu trúc mà còn là vật liệu điện cực. Nhờ đó, pin cấu trúc có khả năng lưu trữ năng lượng cũng như góp phần giảm trọng lượng của xe điện.

Hiện tại, pin cấu trúc đạt được mật độ năng lượng 30Wh/kg, cao hơn nhiều so với mức 24Wh/kg của năm 2021. Dù chưa cao như các dòng pin hiện đại đang được trang bị cho xe điện, nhưng nếu tính toàn bộ trọng lượng của xe, gồm cả khung gầm cũng như hiệu suất tổng thể, thì lại có thể tăng lên đáng kể. Đơn cử: Pin trang bị trên xe điện Ioniq 6 của Hyundai có mật độ năng lượng 153 Wh/kg, nhưng chỉ là mật độ của riêng pin mà chưa tính đến trọng lượng của khung xe.

Tuy nhiên, khi sử dụng pin cấu trúc, các nhà sản xuất có thể giảm trọng lượng sản phẩm hoặc có thể thêm nhiều pin hơn vào không gian được giải phóng để qua đó gia tăng khả năng lưu trữ năng lượng. Nhờ đó, xe điện chạy có thể di chuyển trong phạm vi rộng hơn. Các thiết bị điện tử không chỉ nhẹ hơn mà hiệu suất hoạt động cũng cao hơn.

Theo Giáo sư Leif Asp - người đứng đầu nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg (Thụy Điển), công nghệ pin cấu trúc có thể tạo ra bước đột phá cho ngành công nghiệp xe điện. Bởi khi được trang bị pin cấu trúc, xe điện có thể di chuyển với quãng đường nhiều hơn 70% so với hiện nay. Qua đó, người dùng có cơ hội sở hữu những chiếc xe điện có  phạm vi di chuyển rộng hơn, nhẹ hơn và cũng thân thiện với môi trường hơn.

Có được những điều đó là vì pin cấu trúc có thể loại bỏ các thành phần nặng như bộ thu dòng điện bằng đồng và kim loại như coban. Đây cũng là những vật liệu gây ra mối quan ngại về môi trường và sức khỏe con người. Hơn thế, việc sử dụng sợi các-bon trong pin cấu trúc đảm nhận cả vai trò cực dương lẫn cực âm, góp phần gia tăng hiệu suất và giảm trọng lượng.

Không chỉ có vậy, pin cấu trúc mới không chỉ nhẹ hơn mà còn được đánh giá an toàn hơn pin lithium-ion truyền thống do chất điện phân sử dụng trong pin là bán rắn, góp phần giảm thiểu nguy cơ cháy nổ.

Hiện tại, công nghệ pin cấu trúc đang trong quá trình thử nghiệm tại phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu các giải pháp nhằm cải thiện tốc độ di chuyển của ion trong chất điện phân để có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng cao cho các ứng dụng mang tính thương mại.

Để đẩy nhanh quá trình thương mại hóa dòng pin này, Đại học Chalmers đã liên kết với công ty đầu tư mạo hiểm ở Gothenburg (Thụy Điển) có tên Chalmers Ventures để thành lập Công ty Sinonus với mục tiêu thương mại hóa công nghệ pin cấu trúc. Giáo sư Leif Asp tin rằng: Các thiết bị di động như điện thoại thông minh và máy tính xách tay sẽ mỏng nhẹ như thẻ tín dụng trong tương lai không xa. Hơn thế, công nghệ pin cấu trúc sẽ đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp có nhu cầu lưu trữ năng lượng cao như giao thông vận tải và hàng không.