Tiêu chuẩn vàng hiện nay cho pin xe điện là lithium-ion. Song còn một loại pin khác được gọi là pin lithium kim loại, sử dụng lithium ở dạng kim loại nguyên chất thay vì dạng hợp chất như lithium-ion.

Pin lithium kim loại có nhiều ưu điểm, như cung cấp mật độ năng lượng cao gấp đôi pin lithium-ion cho xe điện có tầm xa nhất hiện nay. Nếu sử dụng loại này, pin xe điện sẽ nhỏ hơn, nhẹ hơn mà lại giúp xe đi xa hơn.

Nhưng pin lithium kim loại có một nhược điểm lớn là chỉ cung cấp mật độ năng lượng lớn trong một khoảng thời gian ngắn. Khi được sạc và xả, hiệu suất giảm đi nhanh chóng. Mật độ ấn tượng ban đầu không còn chỉ sau 100 chu kỳ sạc - xả.

Do đó, về cơ bản, người ta cũng gọi đây là loại pin “không sạc được”, nên không thể ứng dụng trên xe điện và điện thoại.

Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu của Bộ Năng lượng Mỹ do Zhengcheng (John) Zhang đứng đầu đã tìm ra cách hứa hẹn khắc phục nhược điểm này. Đó là sử dụng fluoride, một chất có trong kem đánh răng. Fluoride giúp tăng cường men răng, và cũng giúp pin lithium kim loại hoạt động lâu hơn.

Những loại pin này có điện cực âm được làm bằng lithium thay vì than chì. Các ion lithium di chuyển giữa cực dương và cực âm thông qua chất lỏng điện phân.

Chất điện phân thông thường được tạo thành từ dung môi và muối chứa lithium. Nhưng điều đó không tạo đủ lớp bảo vệ trên cực dương, dẫn đến sự xuống cấp nhanh chóng.

Giải pháp của nhóm nghiên cứu là thay đổi chất điện phân thành chất lỏng chứa các thành phần fluoride vừa tích điện âm vừa tích điện dương. Điều đó giúp bảo vệ hoạt động bên trong của pin, giúp pin hoạt động lâu hơn.

Sử dụng kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao, nhóm đã có thể tinh chỉnh tỉ lệ để tạo ra một lớp bảo vệ với chất lượng lý tưởng. Chất lỏng này cũng rất dễ sản xuất, rẻ và sử dụng ít dung môi hơn nhiều so với chất lỏng truyền thống, do đó cũng thân thiện với môi trường hơn.

Zhang cho biết: “Pin lithium kim loại với chất điện phân fluoride có thể thúc đẩy đáng kể ngành công nghiệp xe điện. Và tính hữu dụng của chất điện phân này chắc chắn sẽ mở rộng sang các loại hệ thống pin tiên tiến khác ngoài lithium-ion”.

Trung Quốc tạo ra pin xe điện chịu được nhiệt độ thất thường

Một start-up Trung Quốc đã đạt được bước đột phá trong công nghệ quản lý nhiệt độ pin xe điện.