Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc mở ra kỷ nguyên mới cho công nghệ pin xe điện (EV), bằng cách giải quyết vấn đề dendrite tồn tại lâu nay trong pin lithium-metal. Trong khi pin lithium-ion thông thường có phạm vi hoạt động tối đa 600 km, loại pin mới có thể đạt phạm vi hoạt động 800 km chỉ với một lần sạc, thời gian sạc siêu nhanh chỉ 12 phút.

Phạm vi di chuyển được cải thiện sẽ làm giảm đáng kể nỗi lo về quãng đường di chuyển cho người lái xe, mở ra kỳ vọng cho việc di chuyển đường dài bằng xe điện. Đột phá này cũng cho phép kéo dài tuổi thọ pin lên hơn 300.000 km, giải quyết hiệu quả vấn đề an toàn và hiệu suất, vốn từ lâu cản trở sự phát triển pin EV thế hệ tiếp theo.

Một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm nghiên cứu Frontier (FRL), hợp tác giữa KAIST và LG Energy Solution vừa công bố bước tiến lớn trong công nghệ pin EV. Nghiên cứu của họ, phát triển “chất điện phân lỏng mới ức chế sự kết dính”, giải quyết vấn đề dendrite tồn tại trong pin lithium-metal, giúp tăng đáng kể hiệu suất của loại pin này.

Pin lithium-metal thay thế cực dương than chì, thành phần quan trọng của pin lithium-ion, bằng lithium metal. Pin lithium-metal có mật độ năng lượng cao hơn đáng kể so với pin lithium-ion hiện nay. Tuy nhiên, pin lithium-metal có một thách thức kỹ thuật gọi là dendrite, gây khó khăn cho độ ổn định và đảm bảo tuổi thọ của pin.

Dendrite là các tinh thể lithium sắc nhọn, giống như kim, hình thành trên bề mặt cực dương trong quá trình sạc pin. Sự phát triển của dendrite làm giảm hiệu suất và độ ổn định của pin, có thể gây ra đoản mạch bên trong, khiến việc phát triển pin lithium-metal có thể sạc nhanh trở nên khó khăn, thậm chí nguy hiểm.

Nhóm nghiên cứu chung của FRL xác định, nguyên nhân cơ bản của sự hình thành dendrite trong quá trình sạc nhanh pin lithium-metal là do sự kết dính không đồng đều trên bề mặt lithium metal. Để giải quyết vấn đề này, họ phát triển một “chất điện phân lỏng mới ức chế sự kết dính”.

Chất điện phân lỏng mới khắc phục trực tiếp vấn đề này. Nó sử dụng cấu trúc anion có ái lực liên kết yếu với ion lithium (Li⁺), giúp giảm thiểu sự không đồng đều trên bề mặt. Điều này đảm bảo lithium được lắng đọng trơn tru trên cực dương, ngăn chặn hiệu quả sự phát triển của dendrite ngay cả trong điều kiện sạc nhanh.

Công nghệ này khắc phục sự đánh đổi quan trọng giữa mật độ năng lượng và tốc độ sạc, vốn là hạn chế của các thiết kế pin lithium-metal trước đây. Nó cho phép pin vẫn duy trì mật độ năng lượng cao, di chuyển quãng đường dài, vận hành ổn định mà không ảnh hưởng đến sự tiện lợi của việc sạc nhanh.

Nghiên cứu này, được công bố trên tạp chí Nature Energy ngày 3/9/2025.