Pin lithium metal khắc phục nhược điểm dendrite
Ngày 4/9, Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) cho biết nhóm nghiên cứu do Giáo sư Kim Hee-tak thuộc Khoa Kỹ thuật Sinh học và Hóa học phối hợp cùng hãng pin LG Energy Solution đã phát triển thành công một loại pin xe điện thế hệ mới. Đây là kết quả của phòng thí nghiệm chung Frontier Research Laboratory (FRL) giữa KAIST và LG, thành lập từ năm 2021 với mục tiêu tập trung vào công nghệ pin lithium metal.
Khác với pin lithium-ion truyền thống dùng cực dương bằng graphite, pin mới thay thế bằng lithium kim loại tinh khiết, vốn có khả năng trữ năng lượng cao hơn nhiều. Tuy nhiên, thách thức lớn của loại pin này là sự hình thành dendrite – các tinh thể nhỏ hình nhánh cây mọc trên bề mặt cực dương trong quá trình sạc, có thể gây đoản mạch và nguy hiểm, đặc biệt khi sạc nhanh.
Nhóm KAIST – LG đã tìm ra nguyên nhân: phản ứng hóa học không đồng đều trên bề mặt lithium. Để xử lý, họ thiết kế chất điện giải lỏng mới giúp cân bằng phản ứng, nhờ đó ngăn dendrite phát triển. Cấu trúc ion âm trong chất điện giải này không dễ bám vào ion lithium, giữ bề mặt trơn mịn và ổn định ngay cả khi sạc tốc độ cao.
Hiệu năng sạc và tuổi thọ vượt trội
Trong thử nghiệm, pin có thể sạc từ 5% đến 70% chỉ trong dưới 12 phút ở dòng sạc nhanh 4C (tương đương 8,4 mA/cm²), duy trì hiệu suất tốt qua hơn 350 chu kỳ. Với thiết kế mật độ năng lượng cao đạt 386 Wh/kg, pin còn sạc từ 0 đến 80% trong 17 phút qua 180 chu kỳ.
Nhờ khả năng này, pin mới hứa hẹn giúp xe điện đạt quãng đường tới 800km mỗi lần sạc và duy trì tuổi thọ vận hành hơn 300.000km, con số đáng kể so với pin lithium-ion hiện nay.
Ý nghĩa nghiên cứu và hợp tác
Giáo sư Kim Hee-tak nhấn mạnh: “Chúng tôi đã vượt qua rào cản lớn nhất của pin lithium metal bằng cách hiểu rõ và kiểm soát phản ứng bề mặt. Đây là bước tiến quan trọng để công nghệ này ứng dụng trong xe điện”.
Ông Kim Jae-young, Giám đốc công nghệ của LG Energy Solution, cho biết: “Sự hợp tác liên tục trong 4 năm qua với KAIST tại FRL đã mang lại kết quả thực chất. Chúng tôi sẽ tiếp tục đồng hành để giải quyết các thách thức công nghệ khó khăn và dẫn dắt thế hệ pin tiếp theo”.
Triển vọng ứng dụng trong ngành xe điện toàn cầu
Việc KAIST và LG Energy Solution tìm ra giải pháp khắc phục dendrite có thể mở ra một hướng đi mới cho ngành pin toàn cầu. Hiện nay, các hãng xe điện đang tập trung vào nhiều công nghệ song song như pin thể rắn (solid-state) hay cải tiến pin lithium-ion truyền thống. Pin thể rắn được kỳ vọng an toàn hơn và có mật độ năng lượng cao, nhưng vẫn gặp khó khăn lớn về chi phí sản xuất và độ ổn định khi vận hành ở quy mô công nghiệp. Trong khi đó, pin lithium-ion đã đạt đến giới hạn về dung lượng và tốc độ sạc.
Pin lithium metal với chất điện giải đặc biệt mà KAIST – LG phát triển có thể coi là bước trung gian thực tế hơn: tận dụng được mật độ năng lượng cao của lithium kim loại nhưng vẫn giữ an toàn và ổn định khi sạc nhanh. Nếu được thương mại hóa, công nghệ này sẽ giúp rút ngắn thời gian sạc xuống gần tương đương việc tiếp nhiên liệu truyền thống, đồng thời nâng quãng đường di chuyển mỗi lần sạc của xe điện lên mức đủ đáp ứng nhu cầu dài ngày. Điều này có thể giảm bớt rào cản tâm lý của người dùng về “nỗi lo hết pin” và thúc đẩy sự phổ biến của xe điện trên quy mô toàn cầu.
Nguồn tin: https://genk.vn/lien-doanh-cua-lg-vua-cong-bo-pin-xe-dien-sac-12-phut-di-800km-rat-co-tiem-nang-ap-dung-rong-rai-20250914130959592.chn
