Trung Quốc làm ra pin xe điện có chi phí rẻ hơn 90%

Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ đã phát triển thành công pin lithium thể rắn có hiệu suất ngang ngửa các công nghệ pin thế hệ mới khác, nhưng với chi phí chỉ bằng 1/10. Đây là bước tiến quan trọng trong tham vọng của Trung Quốc nhằm dẫn đầu cuộc đua phát triển công nghệ pin sạc tương lai và được đánh giá có tiềm năng cách mạng hóa ngành xe điện, theo South China Morning Post.

Mặc dù pin truyền thống đã có nhiều cải tiến, nhưng kích thước cồng kềnh, trọng lượng nặng và nguy cơ cháy nổ vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của xe điện hiện đại: nhẹ, an toàn và đáng tin cậy.

Việc thay thế chất điện phân lỏng trong pin lithium thông thường bằng chất điện phân rắn hứa hẹn mang lại thời gian sạc nhanh hơn, hiệu suất tốt hơn và tiêu chuẩn an toàn cao hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi pin thể rắn vẫn bị cản trở bởi chi phí vật liệu và sản xuất cao, dẫn đến cuộc đua toàn cầu tìm kiếm giải pháp thương mại hóa khả thi.

Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) ở tỉnh An Huy đã phát triển một loại chất điện phân rắn có triển vọng lớn cho các ứng dụng thương mại. Theo bài báo đăng trên tạp chí hóa học hàng đầu thế giới Angewandte Chemie của Hiệp hội Hóa học Đức ngày 30/6, nhóm nghiên cứu đã có cách tiếp cận mới đối với vấn đề đã khiến các nhà khoa học đau đầu hơn một thập kỷ qua.

Các "đại gia" trong ngành như Toyota (Nhật Bản) và Samsung (Hàn Quốc) đã đầu tư đáng kể vào nghiên cứu và phát triển chất điện phân rắn phù hợp, với ba ứng viên chính là loại oxide, sulfide và chloride. Sulfide được coi là ứng viên sáng giá nhất cho ứng dụng thực tế của pin thể rắn nhờ hiệu suất vượt trội, nhưng chi phí cao vẫn là rào cản lớn.

Trong cuộc phỏng vấn với tờScience and Technology Daily, nhà nghiên cứu Ma Cheng của USTC đã giải thích gốc rễ của vấn đề theo góc độ kinh tế đơn giản. Một chất điện phân pin thể rắn có khả năng thương mại hóa phải có chi phí sản xuất dưới 50 USD/kg, trong khi chất điện phân sulfide thường có giá hơn 195 USD/kg.

"Mặc dù các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang nỗ lực giảm chi phí bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng quá trình tìm tòi lâu dài cho thấy việc đạt được mục tiêu này là khá khó khăn", ông Ma nói.

Để vượt qua thách thức này, Ma và nhóm của ông đã phát triển một loại chất điện phân rắn sulfide mới, gọi là LPSO, không cần sử dụng lithium sulfide làm nguyên liệu thô. LPSO được tổng hợp từ hai hợp chất giá rẻ, với chi phí nguyên liệu chỉ 14,42 USD/kg - chưa đến 8% chi phí nguyên liệu thô của các chất điện phân rắn sulfide khác.

Theo các nhà nghiên cứu, việc giảm chi phí không làm mất đi những ưu điểm độc đáo của các dạng chất điện phân rắn sulfide hiệu suất cao hiện nay, trong đó có khả năng tương thích anot chấp nhận được - yếu tố quyết định độ ổn định hiệu suất.

LPSO phù hợp với các anot mật độ năng lượng cao như kim loại lithium và silic. Pin được chế tạo từ sự kết hợp của vật liệu mới và kim loại lithium duy trì hơn 4.200 giờ chu kỳ ổn định ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, Ma nói với báoScience and Technology Daily rằng LPSO "vẫn có thể cải thiện hiệu suất hơn nữa, và chúng tôi đang hướng tới mục tiêu đó".

Các công ty từ Nhật Bản, Hàn Quốc, châu Âu và Mỹ, vốn tụt hậu so với Trung Quốc trong lĩnh vực pin lithium truyền thống, đang đặt hy vọng vào công nghệ pin thế hệ mới, bao gồm pin thể rắn, để giành vị trí dẫn đầu.

Toyota và Samsung được cho là đang nhắm đến năm 2027 để tung ra sản phẩm pin thể rắn thương mại. Khi các quốc gia khác đẩy nhanh nỗ lực phát triển phiên bản thương mại khả thi của công nghệ này, các nhà sản xuất pin và ô tô Trung Quốc đã hợp tác trong khuôn khổ sáng kiến do chính phủ dẫn dắt nhằm xây dựng chuỗi cung ứng pin thể rắn vào năm 2030.

Tháng 1, Bắc Kinh đã ra mắt Nền tảng Đổi mới Hợp tác Pin Thể rắn Trung Quốc, một liên minh tập hợp chính phủ, học giới và doanh nghiệp, bao gồm các "ông lớn" sản xuất pin xe điện như CATL và BYD. Tháng 5,Chen Liquan - người được mệnh danh là "cha đẻ của pin lithium Trung Quốc", cho biết chiến lược này nhằm giữ cho Trung Quốc trong cuộc đua phát triển tương lai của công nghệ pin sạc.

"Chỉ bằng cách nắm bắt cơ hội đầu tiên, Trung Quốc mới có thể duy trì vị thế chủ động trong việc phát triển pin lithium thể rắn", ôngChen Liquan, thuộc Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nói trong cuộc phỏng vấn.