Tin tức

Chuyên mục: Tin tức

"TẤT TẦN TẬT" VỀ PIN THỂ RẮN - CÔNG NGHỆ PIN CỦA TƯƠNG LAI - VŨ QUÂN MOBILE

Công nghệ di động ngày càng phát triển theo cấp số nhân, nhưng công nghệ pin thì dường như không theo kịp với nhịp độ đó. Chúng ta đã đạt đến giới hạn vật lý của những thiết kế pin lithium-ion và lithium-polymer thông thường. Tuy nhiên, giới công nghệ và người dùng có thể trông đợi vào một giải pháp toàn diện hơn, được gọi là pin thể rắn.

Pin thể rắn là gì?

Với thiết kế pin truyền thống - phổ biến nhất là loại pin lithium-ion - hai điện cực kim loại rắn đặt vào trong chất điện phân là muối lithium lỏng. Các hạt ion chuyển động từ điện cực âm (cathode) sang điện cực dương (anode) khi pin sạc, và theo chiều ngược lại khi pin xả. Chất điện phân lỏng (muối lithium) là môi trường cho phép các hạt ion chuyển động qua lại giữa hai điện cực. Nếu bạn đã từng nhìn thấy pin bị ăn mòn hoặc bị thủng, thứ "axit pin" chảy ra (hoặc đôi khi phát nổ) chính là chất điện phân lỏng.

Với thiết kế pin thể rắn, cả điện cực dương, điện cực âm và chất điện phân giữa chúng là những mảnh kim loại, hợp kim hoặc một số vật liệu tổng hợp khác ở thể rắn. Thuật ngữ "thể rắn" có thể khiến bạn liên tưởng đến các ổ cứng thể rắn (SSD) và đó không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên. Ổ đĩa lưu trữ thể rắn sử dụng bộ nhớ flash và không có bộ phận chuyển động, trái ngược với ổ đĩa cứng truyền thống vốn lưu trữ dữ liệu trên đĩa từ và khi hoạt động, một mô tơ nhỏ làm quay các đĩa vật lý để đọc hoặc ghi dữ liệu.

Mặc dù ý tưởng về pin thể rắn đã có từ nhiều thập kỷ, nhưng những tiến bộ đạt được để phát triển loại pin này mới chỉ ở giai đoạn đầu, và hiện đang ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm và đầu tư từ các công ty điện tử, nhà sản xuất xe hơi và các công ty công nghiệp nói chung.

Ưu điểm của pin thể rắn

Pin thể rắn hứa hẹn có nhiều ưu điểm hơn so với người tiền nhiệm sử dụng chất điện phân lỏng: tuổi thọ pin cao hơn, thời gian sạc nhanh hơn và an toàn hơn.

Trong pin thể rắn, các cực dương, cực âm và chất điện phân được xếp thành ba lớp phẳng chồng lên nhau, thay vì nhúng toàn bộ các điện cực trong chất điện phân lỏng. Điều đó có nghĩa là các nhà sản xuất có thể tạo ra những cục pin nhỏ hơn - hoặc ít nhất, phẳng và dẹt hơn - so với pin lỏng có dung lượng tương đương. Vì vậy, nếu thay thế pin lithium-ion hoặc lithium-polymer trong điện thoại hoặc máy tính xách tay hiện tại của mình bằng một cục pin thể rắn có cùng kích thước, bạn sẽ có được thời lượng sử dụng dài hơn. Hoặc bạn cũng có thể sản xuất ra một thiết bị có thời lượng pin tương đương nhưng có kích thước nhỏ và mỏng hơn nhiều.

Pin thể rắn cũng an toàn hơn cho người sử dụng vì chúng không chứa chất lỏng dễ cháy, độc hại, và chúng không tạo ra nhiều nhiệt lượng khi sử dụng như pin sạc thông thường. Khi sử dụng pin này cho các thiết bị điện tử hiện nay hay thậm chí là cả xe điện, chúng cũng có thể có tốc độ sạc nhanh hơn nhiều - bởi các ion trong thiết kế rắn có thể di chuyển nhanh hơn từ cực âm đến cực dương.

Theo những nghiên cứu mới nhất, pin thể rắn có thể có dung lượng cao gấp 5 lần so với các pin sạc thông thường, trong khi thời gian sạc chỉ bằng 1/10.

Pin thể rắn có điểm yếu gì?

Bởi pin thể rắn là một công nghệ mới xuất hiện và vẫn đang trong quá trình phát triển, nên chi phí sản xuất ra loại pin này cực kì tốn kém. Chúng quá đắt và trên thực tế, tại thời điểm chúng tôi viết bài này, chưa có thiết bị điện tử tiêu dùng nào được sản xuất thương mại đại trà sử dụng loại pin này. Năm 2012, các nhà phân tích làm việc tại bộ phận Phân tích Phần mềm và Phát triển Vật liệu Tiên tiến của Đại học Florida ước tính rằng mỗi viên pin thể rắn với dung lượng tương đương với pin dùng trong một chiếc điện thoại di động điển hình tốn khoảng 15.000 đôla để sản xuất. Một viên pin với dung lượng đủ lớn để cung cấp năng lượng cho một chiếc xe điện sẽ có giá 100.000 đô la.

Một trong những lý do dẫn đến mức giá cao ngất ngưởng này là bởi ngành công nghiệp sản xuất pin khổng lồ đang vận hành trên khắp thế giới - hàng trăm triệu viên pin đang được sản xuất mỗi năm, do đó chi phí để tạo ra các nguyên vật liệu mới và cải tiến các dây chuyền sản xuất là vô cùng lớn. Hiện tại, mới chỉ có một vài công ty và trường đại học nghiên cứu sản xuất pin thể rắn, vì vậy chi phí để sản xuất loại pin này vẫn ở mức "trên trời".

Một vấn đề khác đối với việc sản xuất pin thể rắn là vật liệu. Khác với pin truyền thống, chúng ta đã làm chủ kĩ thuật sản xuất và tính chất của các kim loại, hợp kim và muối tốt nhất để sử dụng cho loại pin này, thì đối với pin thể rắn, các nhà khoa học vẫn chưa tìm ra các chất hoá học tối ưu dùng cho chất điện phân rắn giữa cực dương kim loại và cực âm. Các nghiên cứu đang tiến hành đang dần giải quyết được vấn đề này; tuy nhiên vẫn cần thời gian để thử nghiệm, thu thập các dữ liệu đáng tin cậy hơn trước khi các nhà sản xuất tiến hành khai thác vật liệu và đầu tư vào các dây chuyền sản xuất quy mô lớn.

Khi nào tôi có thể bắt đầu sử dụng pin thể rắn?

Như với tất cả các công nghệ mới đầy hứa hẹn khác, dự đoán khi nào pin thể rắn được đưa vào khai thác thương mại và đến tay người tiêu dùng là một việc vô cùng khó khăn.

Điều đáng khích lệ là nhiều tập đoàn lớn đã bắt tay vào đầu tư nghiên cứu để sớm đưa pin thể rắn đến với thị trường tiêu dùng. Tuy nhiên, nhiều phân tích vẫn nghi ngờ khả năng các nghiên cứu về pin thể rắn có thể đạt được những bước tiến lớn trong tương lai gần. Có một công ty xe hơi cho biết họ đã sẵn sàng sử dụng pin thể rắn cho một dòng xe của mình vào năm 2023, nhưng không cho biết mức giá ước tính của chiếc xe. Năm năm dường như là một con số quá lạc quan; mười năm dường như là một lộ trình hợp lý hơn. Thậm chí, có thể mất đến hai mươi năm hoặc hơn để các nhà nghiên cứu có thể tìm ra được loại vật liệu phù hợp và phát triển quy trình sản xuất loại pin này.

Có thể bạn quan tâm

Huawei Mate X sẽ nhẹ hơn, pin bé hơn

VŨ ĐÌNH QUÂN | 25/ 07/ 2019

Tin liên quan

Viết bình luận