Hoạt động ở mức nhiệt độ không phù hợp, thường sẽ làm hỏng pin lithium-ion. Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã chế tạo loại pin lithium thể rắn-lỏng mới, có khả năng vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng trong điều kiện nhiệt độ cực thấp.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, pin này vẫn duy trì hơn 85% dung lượng sử dụng sau 8 giờ ở -34°C, mức nhiệt độ mà các loại pin thông thường thường suy giảm hiệu suất đáng kể. Dự án này được dẫn đầu bởi các nhà khoa học tại Viện vật lý hóa học Dalian thuộc Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc.
Cấu trúc pin kết hợp chất điện phân được pha chế đặc biệt ở nhiệt độ thấp với bộ phận phân tách lỏng-rắn và hệ thống quản lý năng lượng dựa trên trí tuệ nhân tạo, giúp tối ưu hóa quá trình vận chuyển ion và cung cấp năng lượng trong điều kiện cực lạnh.
Bằng cách tích hợp các yếu tố này vào một hệ thống duy nhất, các yếu tố này kết hợp cùng nhau, cho phép pin duy trì sự hiệu quả và phản hồi điện ngay cả trong môi trường khắc nghiệt. Thiết kế mới giúp pin duy trì sản lượng năng lượng ổn định ngay cả trong điều kiện đóng băng sâu.
Điều này giúp loại bỏ hiện tượng sụt giảm dung lượng đột ngột và lỗi khởi động thường gặp ở các pin lithium-ion thông thường ở -20°C. Trưởng dự án Zhang Meng cho biết, cấu trúc lỏng-rắn giúp duy trì hoạt động điện hóa khi nhiệt độ giảm, đồng thời giảm nguy cơ mất điện hoàn toàn trong điều kiện cực lạnh.
Giải pháp này cho phép pin vẫn hoạt động ổn định và tin cậy trong môi trường mà các pin tiêu chuẩn thông thường sẽ hoạt động chậm hoặc không thể dùng được. Nhắm đến sử dụng thực tế trong điều kiện khắc nghiệt, công nghệ này đã chứng minh hiệu quả trong máy bay không người lái dùng để kiểm tra, hậu cần và liên lạc khẩn cấp, cũng như trong robot được thiết kế để hoạt động ở độ cao lớn hoặc trong mùa lạnh.
Bên cạnh máy móc kỹ thuật, cấu trúc pin lỏng-rắn còn có ứng dụng cụ thể với xe điện hoạt động trong điều kiện khí hậu lạnh. Các bộ pin xe điện tiêu chuẩn có thể mất từ 50% đến 80% dung lượng sử dụng được ở nhiệt độ dưới -20°C, làm giảm mạnh phạm vi hoạt động và làm giảm độ tin cậy đúng vào thời điểm nhu cầu năng lượng cao nhất.
Bằng cách duy trì khả năng di chuyển của ion trong điều kiện đóng băng, thiết kế mới này mở ra hướng đi tiềm năng cho xe điện hoạt động hiệu quả và ổn định trong mùa đông, ngay cả ở những vùng có điều kiện lạnh giá khắc nghiệt. Hoạt động đáng tin cậy ở -34°C, thiết kế pin này cho thấy một cách để mang lại hiệu suất xe điện tốt hơn ở các thị trường vùng vĩ độ cao và thời tiết lạnh.
Việc mở rộng quy mô các bộ pin này lên hàng trăm kilowatt giờ được sử dụng trong xe điện, vẫn sẽ đòi hỏi quá trình kiểm định, chứng nhận an toàn và tích hợp rộng rãi vào các nền tảng hiện có. Tuy nhiên, công nghệ này được xem là bước tiến đáng kể trong lưu trữ năng lượng trong điều kiện thời tiết lạnh, cho thấy bước phát triển mạnh mẽ của Trung Quốc trong lĩnh vực này.
