Thế hệ pin xe điện tiếp theo, với phạm vi hoạt động rộng hơn và độ an toàn được cải thiện, có thể xuất hiện dưới dạng kim loại lithium, trạng thái rắn. công nghệ.
Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu của Đại học Michigan, những câu hỏi quan trọng về nguồn cung cấp năng lượng đầy hứa hẹn này cần phải được trả lời trước khi nó có thể chuyển từ phòng thí nghiệm sang cơ sở sản xuất. Và với những nỗ lực đưa xe điện đến với đông đảo người dân hơn, họ cho rằng những câu hỏi đó cần được trả lời nhanh chóng.
Jeff Sakamoto và Neil Dasgupta, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí của UM, là những nhà nghiên cứu hàng đầu về kim loại lithium, pin thể rắn trong thập kỷ qua. Trong một phần quan điểm trên tạp chí Joule, Sakamoto và Dasgupta đặt ra những câu hỏi chính mà công nghệ phải đối mặt. Để phát triển các câu hỏi, họ đã hợp tác chặt chẽ với các nhà lãnh đạo trong ngành ô tô.
Các nhà sản xuất ô tô lớn đang tập trung phát triển xe điện trong năm nay, với nhiều công bố về kế hoạch loại bỏ dần ô tô động cơ đốt trong trong những năm tới. Pin lithium-ion đã kích hoạt những chiếc xe điện sớm nhất và chúng vẫn là nguồn cung cấp năng lượng phổ biến nhất cho các mẫu xe mới nhất sắp ra mắt trên dây chuyền lắp ráp.
Những viên pin lithium-ion này đang đạt đến hiệu suất cao nhất xét về phạm vi EV trong một lần sạc. Và chúng đi kèm với nhu cầu về một hệ thống quản lý pin nặng và cồng kềnh—nếu không có hệ thống này sẽ có nguy cơ xảy ra hỏa hoạn trên tàu. Bằng cách sử dụng kim loại lithium làm cực dương của pin cùng với gốm làm chất điện phân, các nhà nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng tăng gấp đôi phạm vi chạy điện cho pin cùng kích thước đồng thời giảm đáng kể nguy cơ cháy nổ.
Sakamoto cho biết: “Tiến bộ to lớn trong việc phát triển pin thể rắn kim loại lithium đã được thực hiện trong thập kỷ qua”. “Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức trên con đường thương mại hóa công nghệ, đặc biệt là đối với xe điện.”
Các câu hỏi cần được trả lời để tận dụng tiềm năng đó bao gồm:
- Làm thế nào chúng ta có thể sản xuất đồ gốm dễ vỡ trong những tấm pin kim loại lithium khổng lồ, mỏng như tờ giấy? Việc sử dụng gốm sứ của pin kim loại lithium, vốn cần năng lượng để làm nóng chúng lên tới hơn 2,000 độ F trong quá trình sản xuất, có bù đắp được lợi ích môi trường của chúng trong xe điện không?
- Liệu cả gốm sứ và quy trình được sử dụng để sản xuất chúng có thể được điều chỉnh để giải quyết các khiếm khuyết, chẳng hạn như nứt, theo cách không buộc các nhà sản xuất pin và ô tô phải cải tổ mạnh mẽ hoạt động của họ không?
- Pin thể rắn kim loại lithium sẽ không yêu cầu hệ thống quản lý pin nặng và cồng kềnh mà pin lithium-ion cần để duy trì độ bền và giảm nguy cơ cháy nổ. Việc giảm khối lượng và thể tích của hệ thống quản lý pin—hoặc việc loại bỏ hoàn toàn hệ thống quản lý pin—sẽ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất và độ bền của pin thể rắn?
- Kim loại lithium cần phải tiếp xúc thường xuyên với chất điện phân gốm, nghĩa là cần có thêm phần cứng để tạo áp lực nhằm duy trì tiếp xúc. Phần cứng được thêm vào sẽ có ý nghĩa gì đối với hiệu suất của bộ pin?
Sakamoto, người có công ty khởi nghiệp của riêng mình tập trung vào lithium pin thể rắn kim loại cho biết công nghệ này hiện đang được ưa chuộng. Nhưng ông nói, sự nhiệt tình thúc đẩy thời điểm này không được vượt quá chính nó.
Bài viết có tiêu đề “Chuyển đổi pin thể rắn từ phòng thí nghiệm sang thị trường: liên kết cơ học điện hóa với những cân nhắc thực tế”.