Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu pin luôn cố gắng giải bài toán cho loại pin EV thế hệ mới có thể làm giảm việc sử dụng pin lithium-ion. Với mong muốn áp dụng công nghệ và đưa ngành công nghiệp xe điện phát triển vượt trội.

Nguồn gốc của Pin EV thế hệ mới

QuantumScape là một công ty hình thành được 10 năm. Hiện nay, công ty hợp tác với các công ty hàng đầu về công nghệ và những ông lớn trên thế giới về ô tô để tạo ra pin dành cho xe điện. Những sản phẩm của công ty hướng tới việc tối ưu công năng sử dụng. Mục tiêu cuối cùng, thiết kế và sản xuất dòng pin có hiệu suất cao, chi phí sản xuất thấp hơn, an toàn hơn khi sử dụng, tuổi thọ cao và thời gian sạc nhanh hơn.

Trong suốt một thập kỷ qua, công ty pin QuantumScape đã không ngừng phát triển ngành công nghiệp pin lithium-metal rắn. Gọi là trạng thái rắn bởi loại pin này loại bỏ chất điện ly lỏng, chất này có trong hầu hết trong pin truyền thống và được sử dụng để sạc và xả.  

Bí mật của pin EV thế hệ mới

Điều gì làm cho pin của QuantumScape hứa hẹn như vậy? Pin truyền thống có điện Cathode được gọi là cực dương, và Anode âm được gọi là cực âm. Trong pin lithium-ion, cực dương có xu hướng là một oxit lithium-metal và cực âm có xu hướng được làm bằng than chì. Trong pin lithium-ion còn bao gồm một bộ phân cực mỏng, xốp giữ cho hai điện cực cách nhau để ngăn chặn sự thiếu hụt điện, và chất điện ly lỏng di chuyển các ion lithium.

Pin của QuantumScape có thể sử dụng cực âm kim loại hỗn hợp tiêu chuẩn công nghiệp, nhưng công ty đã phát triển một bộ phân cực riêng bằng gốm. Pin được sản xuất mà không có cực dương và không có chất điện ly. Theo những công bố của công ty, với thiết này, pin nhỏ gọn hơn, nhiều năng lượng hơn và an toàn hơn khi hoạt động.

Khi pin QuantumScape sạc và xả, kim loại lithium di chuyển qua dải phân cách và tạo ra một lớp mỏng của cực dương lithium-metal. Các dung dịch hóa nằm trong pin và quá trình sản xuất của dải phân cách là bí mật lớn làm lên sự đặc biệt của pin EV mới. Theo ông Singh của QuantumScape, đây chính là bí mật thương mại của công ty.

Vậy những cải tiến này sẽ được áp dụng như thế nào cho một chiếc xe điện? QuantumScape cho biết một chiếc xe sử dụng pin của công ty có thể sạc đến 80% dung lượng chỉ trong 20 phút. Như vậy, so với pin EV ngày nay, thời gian sạc nhanh hơn và hiệu suất của pin cũng cao hơn. Công ty cho biết những chiếc xe có pin QuantumScape cũng có thời gian sử dụng trong một chu trình sạc dài hơn 80% so với những chiếc xe sử dụng pin lithium-ion ngày nay.

Đây là phiên bản pin không giới hạn công năng – Ông Singh nói.

Những xe điện sử dụng pin lithium-ion khi sạc 20 phút có thể di chuyển được quãng đường hàng trăm thậm chí hàng ngàn dặm. Chi phí cho việc nạp năng lượng cho xe điện hoàn toàn rẻ hơn các phương tiện chạy bằng động cơ đốt trong hay khí đốt.

Tương lai của pin thể rắn

QuantumScape đang dấy lên nhiều tranh luận trong thời gian qua về những kết quả dữ liệu hiệu suất. Công ty cũng công bố mình là nhà sản xuất pin trạng thái rắn đầu tiên đưa vào thử nghiệm vào thực tế. Trong buổi thử nghiệm, kết quả đưa ra trên bảng điều khiển ảo có sự tham gia của một người của các chuyên gia pin như cựu CEO Tesla Straubel, người đoạt giải Nobel Stan Whittingham và Paul Albertus, cựu người đứng đầu chương trình pin trạng thái rắn DOE ARPA-E ION của Hoa Kỳ.

Mặc dù đã có 10 năm nghiên cứu và phát triển dòng pin EV, QuantumScape chưa thể đạt tới mục tiêu cách mạng hóa pin EV.

Tuy nhiên, công ty đã tạo ra một nhà máy sản xuất pin ở quy mô thương mại, và sau đó chạy thử nghiệm một năm và thí điểm nhà sản xuất ô tô Volkswagen. QuantumScape và Volkswagen liên doanh 50/50 để xây dựng nhà máy sản xuất pin EV mới đầu tiên.

Singh nói: “Dự kiến trong năm 2024, mọi chiếc xe điện sẽ sử dụng loại pin EV thế hệ mới này.”

Nhiều công ty khởi nghiệp về pin đã chùn bước khi không vượt qua “thung lũng chết”. Họ không thể vượt qua giai đoạn tìm công nghệ tối ưu và kêu gọi nguồn vốn để mở rộng quy mô công nghệ, đưa sản phẩm thành sản phẩm thương mại.

Tuy nhiên, bốn năm sẽ rất nhanh, để cả thế giới chiêm ngưỡng và trải nghiệm thành quả nghiên cứu cả thập kỷ của QuantumScape. Singh nói rằng: “Công ty không biết trước được những gì sẽ xảy ra sắp tới, còn bao nhiêu khó khăn phía trước. Nhưng trong thời điểm này, điều quyết định chiến thành là hành động thực sự. “

Đồng thời trong bốn năm tới, pin lithium-ion cũng sẽ giảm chi phí và tăng hiệu suất, và như thế sẽ làm cho xe điện rẻ hơn và cạnh tranh dễ dàng hơn với xe chạy bằng khí đốt.

Mặc dù QuantumScape có thể tận dụng những cải tiến này (vì nó sử dụng một số công nghệ li-ion tiêu chuẩn), nhưng để cạnh tranh với pin lithium-ion được sử dụng hiện nay, cần có sự đột phá về công nghệ trong ngành công nghiệp xe điện.

Theo Green Biz