Pin trạng thái rắn cho EV là gì? Họ làm việc như thế nào?

Xe điện đang dần chiếm lĩnh thị trường ô tô trên toàn thế giới. Đã có lúc người ta nghi ngờ về việc khi nào thì việc áp dụng xe điện sẽ thực sự bắt đầu, nhưng hiện nay xe điện đang bán rất chạy đến mức các nhà sản xuất không thể kiếm đủ. Tuy nhiên, một trong những lời chỉ trích lớn đã gây trở ngại cho xe điện xoay quanh công nghệ pin.

Tin tốt là công nghệ pin mới đang được triển khai và pin thể rắn là một phần của làn sóng công nghệ pin mới này sẽ cách mạng hóa thị trường. Vậy, pin thể rắn là gì và nó sẽ cải thiện EV của bạn như thế nào?

Pin trạng thái rắn là gì?

Pin trạng thái rắn vượt trội so với pin lithium-ion truyền thống ở mọi chỉ số lý thuyết, bao gồm cả phạm vi của chén thánh EV. Tất nhiên, tất cả những điều này trên lý thuyết là do pin thể rắn vẫn chưa được lắp đặt trên xe sản xuất từ ​​bất kỳ nhà sản xuất ô tô lớn nào cung cấp xe điện.

Bất chấp điều đó, sự cường điệu xung quanh pin thể rắn đang được xây dựng vì những thay đổi mà chúng hứa hẹn thực sự mang tính cách mạng. Pin thể rắn có chất điện phân rắn, trong khi pin lithium-ion truyền thống sử dụng chất điện phân lỏng để hỗ trợ chuyển động của các ion giữa các điện cực dương và âm của pin.

Sự khác biệt chính này là chất xúc tác cho nhiều lợi thế mà pin thể rắn được hưởng so với pin thông thường. Pin trạng thái rắn cũng hứa hẹn mật độ năng lượng vượt trội so với lithium-ion, điều này có nghĩa là bạn có thể khai thác được nhiều phạm vi hơn từ pin thể rắn có cùng kích thước như pin lithium-ion.

Mật độ năng lượng bổ sung cũng làm giảm trọng lượng vì bạn có thể đóng gói pin nhỏ hơn và nhẹ hơn vào một chiếc xe và pin đó sẽ cung cấp cho bạn hiệu suất tương tự như pin lithium-ion nặng hơn. Một điều khác cần xem xét là lợi ích đóng gói. Pin thể rắn chiếm ít không gian hơn, cho phép các nhà sản xuất đóng gói chúng hiệu quả hơn, đặc biệt có lợi cho các xe điện hiệu suất nhằm giảm trọng tâm của xe.

Pin thể rắn hoạt động như thế nào?

Chà, về mặt là một loại pin, chúng thực sự khá giống với pin lithium-ion. Chúng tạo ra điện thông qua sự chuyển động của các ion giữa cực âm và cực dương (hoặc các điện cực), tạo ra một dòng điện có thể chuyển hướng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện của xe. Nếu các ion chảy từ điện cực dương (cực âm) sang điện cực âm (cực dương), pin đang sạc. Nếu điều ngược lại là đúng, pin đang giải phóng năng lượng.

Trong pin lithium-ion truyền thống, cực dương và cực âm kẹp một lớp ngăn cách ở giữa, ngăn không cho các chất điện phân từ hai điện cực trộn lẫn. Tuy nhiên, trong pin ở trạng thái rắn, chất phân tách không có mặt vì chất điện phân thực sự là chất rắn, hứa hẹn pin nhẹ hơn và bao bì tốt hơn. Các ion vẫn di chuyển trong chất điện phân rắn, nhưng mật độ lớn hơn của chất điện phân rắn là thứ mang lại mật độ năng lượng lớn hơn.

Một ưu điểm khác của chất điện phân rắn là ít rủi ro về an toàn hơn vì không có chất lỏng tràn ra ngoài nếu vô tình bị thủng trong một tai nạn, giảm nguy cơ hỏa hoạn tiềm ẩn do chất điện phân dễ cháy.

Pin trạng thái rắn có thể có mật độ năng lượng lớn hơn so với pin lithium-ion thông thường, điều này có thể do một số lý do. Theo MIT News, một trong những lý do chính khiến mật độ năng lượng lớn hơn của pin thể rắn xuất phát từ thực tế là loại pin này có điện cực được làm từ kim loại lithium nguyên chất.

Khả năng tăng mật độ năng lượng mà pin thể rắn cung cấp đến từ thực tế là chúng cho phép sử dụng kim loại lithium nguyên chất làm một trong các điện cực, nhẹ hơn nhiều so với các điện cực hiện đang được sử dụng làm bằng graphite tẩm lithium.

Cực âm và chất điện phân đều ở trạng thái rắn trong pin thể rắn, đây là một bước đột phá khác cho phép những loại pin này hứa hẹn hiệu suất đáng kinh ngạc như vậy khi so sánh với các sản phẩm thông thường.

Có bất kỳ hạn chế nào đối với pin thể rắn không?

Pin thể rắn nghe có vẻ hoàn hảo, nhưng tất nhiên, không phải vậy. Có một số điều cần xem xét khi thảo luận về pin thể rắn và cần thận trọng khi biết công nghệ hiện đang đứng ở đâu.

Tách biệt tiềm năng của công nghệ khỏi nơi nó thực sự ở trạng thái hiện tại là điều quan trọng hàng đầu. Nghiên cứu về pin thể rắn đang được tiến hành và công nghệ này rõ ràng không tiên tiến như pin lithium-ion, đó là lý do tại sao chúng không có sẵn trong Tesla, Chevy Bolt của bạn hoặc các loại khác.

Một trong những vấn đề lớn phải được khắc phục là sự di chuyển của các ion qua thiết bị tách rắn. Theo Flash Battery, bộ phân tách của pin thể rắn phải hoạt động ở nhiệt độ cao để hoạt động hiệu quả.

Các ion là vật chất, nguyên tử, và do đó có nghĩa là chúng di chuyển dễ dàng hơn trong chất lỏng, trong khi chất rắn (chất tách gốm) phải có thành phần đặc biệt để có thể cho phép các ion di chuyển tự do.

Đã có dải phân cách hiệu suất cao theo nghĩa này, nhưng chỉ ở nhiệt độ cao, vì điện cực rắn chỉ trở thành chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ trên 50 độ. Giới hạn này có nghĩa là công nghệ thể rắn hầu như vẫn chưa được sử dụng trên các phương tiện thực tế, vì chúng ta không thể cho rằng pin luôn nóng

Rõ ràng, không có công nghệ nào là hoàn hảo ngay từ đầu, và nghiên cứu đang được tiến hành trong lĩnh vực pin thể rắn. Những hạn chế khác còn tồn tại, nhưng rất nhiều nguồn lực đang được cam kết để tìm ra giải pháp cho những vấn đề này.

Công nghệ pin thể rắn đang nhận được sự ủng hộ lớn từ ngành công nghiệp ô tô và những khoản đầu tư này sẽ thúc đẩy sự sẵn sàng sản xuất của những loại pin này. Dòng sản phẩm EV của VW chắc chắn sẽ được hưởng lợi từ những đột phá có thể có trong công nghệ pin.

Mong đợi sẽ sớm thấy pin thể rắn

Các nhà sản xuất xe điện đang đặt cược vào công nghệ pin thể rắn và những gã khổng lồ ô tô cam kết tài trợ cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ pin thể rắn sẽ chỉ giúp đẩy nhanh thời gian đưa chúng ra thị trường.

Pin thể rắn cung cấp quá nhiều lợi thế so với pin lithium-ion truyền thống. Mong đợi nhiều đột phá hơn nữa trong công nghệ pin thể rắn trong những năm tới và một sự thúc đẩy lớn để đưa những loại pin này lên khả năng thương mại để sử dụng trong xe điện.