Phát triển vật liệu mới giúp kéo dài tuổi thọ pin

Koike, một công ty con của công ty tài chính Orix, đã phối hợp với Viện Khoa học và Công nghệ công nghiệp tiên tiến quốc gia (AIST) sản xuất vật liệu đơn tinh thể có thể sử dụng làm chất điện phân trong pin thể rắn.

Pin thể rắn thường sử dụng trong các thiết bị y tế như máy điều hòa nhịp tim, đồng hồ thông minh và các thiết bị đeo khác. Tuổi thọ pin của máy điều hòa nhịp tim được ước tính từ 5 - 10 năm, nhưng công nghệ mới có thể kéo dài tuổi thọ của pin lên 50 năm.

Chất điện phân là môi trường trong đó các ion của pin di chuyển giữa các điện cực, cho phép pin sạc và xả. So với các vật liệu đa tinh thể được sử dụng trong pin thể rắn thông thường, vật liệu mới này làm giảm 90% điện trở, giúp dòng điện đi qua pin dễ dàng hơn và từ đó kéo dài tuổi thọ của pin.

Các tinh thể đơn lớn thường rất khó sản xuất. Tuy nhiên, với công nghệ sản xuất trong lĩnh vực kinh doanh bán dẫn chủ đạo của mình, Koike đã phát triển thành công các tinh thể đơn chất lượng cao với đường kính 25 mm cho pin. Công ty sẽ sớm bắt đầu phân phối mẫu cho các nhà sản xuất pin, hướng tới sản xuất hàng loạt trong khoảng thời gian từ 2027 - 2028 khi liên minh với các nhà sản xuất và thành lập liên doanh.

Koike hiện đang hợp tác với AIST Solutions, một công ty con thuộc sở hữu của AIST để nghiên cứu các cách để tăng dung lượng pin bằng các phương pháp như cải tiến vật liệu sử dụng cho cực âm và tăng kích thước. Khi công suất tăng lên, các ứng dụng có thể mở rộng sang ô tô.

Pin lithium-ion thường sử dụng chất điện phân lỏng, nếu bị hư hỏng, có nguy cơ đoản mạch dẫn đến quá nhiệt và cháy. Trong khi đó, pin thể rắn có khả năng chống sốc cao và không bắt lửa ngay cả ở nhiệt độ cao nên cực kỳ an toàn. Pin thể rắn có thể mang điện tích cao hơn trong khi tiết kiệm không gian trên xe ô tô điện. Công nghệ pin nhỏ này đã được sử dụng cho đồng hồ thông minh và máy điều hòa nhịp tim. Chúng cũng cho thấy khả năng sạc nhanh hơn, ít nguy cơ chập cháy hoặc phát nổ.

Hiện tại, Toyota Motor và tập đoàn năng lượng Idemitsu Kosan đang phát triển loại pin thể rắn sử dụng sunfua làm chất điện phân nhưng vật liệu đơn tinh thể mới được coi là an toàn hơn.

Theo Emergen Research của Canada, thị trường pin thể rắn toàn cầu ước tính trị giá khoảng 600 triệu USD vào năm 2021 và dự kiến sẽ tăng lên 10,1 tỷ USD vào năm 2030. Công nghệ này hiện đang được sử dụng trong xe điện và các thiết bị điện tử yêu cầu khả năng chịu nhiệt.

* Mời quý độc giả theo dõi các chương trình đã phát sóng của Đài Truyền hình Việt Nam trên TV Online và VTVGo!