Tại Hoa Kỳ, các quy định hiện nay yêu cầu pin EV phải giữ lại 80% dung lượng sạc ban đầu sau 8 năm sử dụng. Động thái này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo EV trở thành lựa chọn vận chuyển khả thi, bền vững hơn.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Dalhousie, hợp tác với Canadian Light Source (CLS) tại Đại học Saskatchewan, gần đây phát triển một vật liệu pin lithium-ion mang tính đột phá, gọi là điện cực đơn tinh thể, hứa hẹn cải tiến đáng kể tuổi thọ pin EV và tương lai của việc lưu trữ năng lượng.
Sự cải tiến này trải qua quá trình thử nghiệm liên tục tại phòng thí nghiệm ở Halifax, nơi pin được sạc và xả liên tục trong hơn 6 năm. Kết quả là gì? Pin chứng minh được độ bền sau hơn 20.000 chu kỳ sạc trước khi đạt ngưỡng dung lượng 80% theo tiêu chuẩn của ngành.
Điều này có nghĩa là tuổi thọ pin đáng kinh ngạc, khoảng 8 triệu km lái xe, vượt xa hiệu suất của pin lithium-ion truyền thống, thường chỉ hoạt động được khoảng 2.400 chu kỳ hoặc 960.000 km trước khi đạt được chuẩn tương tự.
Tại sao điện cực đơn tinh thể tồn tại lâu hơn? Để tìm ra lý do đằng sau tuổi thọ kéo dài này, các nhà nghiên cứu tiến hành phân tích chi tiết vật liệu pin bằng các công cụ tiên tiến tại CLS.
Trong pin thông thường, vật liệu điện cực bị nứt vi mô do quá trình sạc và xả lặp đi lặp lại. Theo thời gian, các vết nứt này dẫn đến vật liệu bị nghiền nát dần, cuối cùng làm giảm hiệu suất và dung lượng của pin.
Ngược lại, điện cực đơn tinh thể cho thấy khả năng phục hồi đáng chú ý. Ngay cả sau khi sử dụng thời gian dài, các điện cực này vẫn thể hiện ứng suất cơ học tối thiểu, trông gần giống như các tế bào pin mới.
Độ bền này khiến chúng trở thành ứng cử viên lý tưởng cho việc tái sử dụng, sau khi được sử dụng chính trong xe điện, mở rộng tiện ích của chúng sang các ứng dụng như lưu trữ năng lượng cho các trang trại điện gió, điện mặt trời.
Độ bền và hiệu suất của pin EV là một trong những rào cản đối với việc áp dụng rộng rãi EV. Đối với nhiều người mua, mối lo ngại về sự xuống cấp của pin và chi phí thay thế làm giảm sức hấp dẫn của việc chuyển đổi từ xe động cơ đốt trong truyền thống sang EV. Việc cải thiện tuổi thọ pin EV có thể giúp giải quyết vấn đề này.
Bước đột phá mà các nhà nghiên cứu Dalhousie đạt được là bước tiến lớn trong công nghệ pin. Nhưng việc mở rộng quy mô sản xuất điện cực đơn tinh thể và làm cho công nghệ có khả năng cạnh tranh về chi phí là những rào cản cần vượt qua. Quan hệ đối tác giữa nhà nghiên cứu, nhà sản xuất và nhà hoạch định chính sách sẽ rất cần thiết để đưa cải tiến này ra thị trường.
Với pin có tuổi thọ dài hơn, EV không chỉ trở thành phương tiện thiết thực thay thế cho các phương tiện truyền thống, mà còn là nền tảng của quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn, xanh hơn trong tương lai.
