Mặc dù công nghệ pin lithium truyền thống đã có những tiến bộ đáng kể, nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của xe điện nhẹ vì kích thước lớn, nặng và tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ.
Pin thể rắn an toàn hơn, có mật độ năng lượng cao hơn và thời gian sạc nhanh hơn. Đây được xem là tương lai của công nghệ pin sạc. Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi pin lithium thể rắn gặp khó khăn do chi phí vật liệu và sản xuất cao, dẫn tới cuộc chạy đua toàn cầu nhằm tìm ra giải pháp khả thi về mặt thương mại.
Các công ty lớn trên toàn thế giới đang chạy đua để tạo ra một loại pin sạc an toàn, hiệu suất cao và khả thi về mặt thương mại. (Ảnh: SCMP)
Các công ty lớn trong ngành, bao gồm Toyota của Nhật Bản và Samsung của Hàn Quốc, đã đầu tư đáng kể vào nghiên cứu và phát triển chất điện phân rắn phù hợp, với ba loại chính là oxit, sunfua và clorua.
Sunfua thường được coi là ứng cử viên triển vọng nhất cho ứng dụng thực tế của pin thể rắn vì hiệu suất tuyệt vời, thế nhưng giá thành vẫn còn cao.
Nhà nghiên cứu Ma Cheng của Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC), cho biết chất điện phân thể rắn phù hợp để ứng dụng thương mại phải có giá sản xuất dưới 50 USD/kg, nhưng chất điện phân sunfua thường có giá hơn 195 USD/kg.
"Các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang cố gắng giảm chi phí sản xuất chất điện phân thể rắn thông qua nhiều phương pháp khác nhau, nhưng các nghiên cứu lâu nay cho thấy việc đạt được mục tiêu này không dễ dàng" , ông Ma nói.
Ma và nhóm của ông đã bắt tay vào phát triển một chất điện phân rắn mới, được họ gọi là LPSO, không cần lithium sunfua làm nguyên liệu thô.
LPSO được tổng hợp từ hai hợp chất giá rẻ, với chi phí thành phần chỉ 14,42 USD/kg, rẻ hơn 8% chi phí nguyên liệu thô của các chất điện phân rắn sunfua khác.
Ông Ma khẳng định LPSO rẻ hơn nhưng không đánh mất những ưu điểm độc đáo của các dạng chất điện phân rắn sunfua tốt nhất hiện nay, bao gồm khả năng tương thích tốt với cực âm (anode), yếu tố quyết định độ ổn định hiệu suất của pin.
Theo báo cáo, LPSO tương thích tốt với các cực âm mật độ năng lượng cao như kim loại lithium và silicon, giúp pin có thể duy trì chu kỳ hoạt động ổn định trong hơn 4.200 giờ ở nhiệt độ phòng.
Dù vậy, ông Ma lưu ý rằng rằng hiệu suất của LPSO vẫn chưa lý tưởng và "dự kiến sẽ đạt được những cải thiện hơn nữa về hiệu suất".
Các công ty từ Nhật Bản, Hàn Quốc, châu Âu và Mỹ đang đặt hy vọng vào công nghệ pin thế hệ tiếp theo, bao gồm pin thể rắn, để thu hẹp khoảng cách hoặc thậm chí vượt qua Trung Quốc.
Cả Toyota và Samsung đều được cho là đang nhắm tới mục tiêu tung ra thị trường pin thể rắn toàn phần vào năm 2027.
Trong khi đó, các nhà sản xuất pin và ô tô của Trung Quốc đã hợp lực để xây dựng chuỗi cung ứng pin thể rắn vào năm 2030, theo chủ trương của chính phủ nước này.
Tháng 1, Bắc Kinh đã ra mắt “Nền tảng đổi mới cộng tác pin thể rắn toàn phần của Trung Quốc”, quy tụ các cơ quan chính phủ, học viện và doanh nghiệp, bao gồm cả các gã khổng lồ về pin xe điện CATL và BYD.
Chen Liquan, người được xem là cha đẻ của pin lithium Trung Quốc, cho biết chiến lược trên nhằm mục đích "nắm bắt cơ hội đầu tiên để duy trì vị thế chủ động của Trung Quốc" trong cuộc đua phát triển pin lithium thể rắn, thứ mà ông mô tả là “tương lai của công nghệ pin sạc”.