Pin Natri-ion mới có thể sạc xe điện chỉ trong vài giây

Trong thời đại công nghệ hiện nay, khi xe điện ngày càng trở nên phổ biến, việc phát triển và cải tiến các loại pin sạc nhanh luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học và các hãng xe. Blog Xe Điện rất hào hứng chia sẻ với các bạn một bước tiến mới trong lĩnh vực này: Pin natri-ion. Đây là loại pin mới có khả năng sạc đầy chỉ trong vài giây, hứa hẹn sẽ mang lại những thay đổi to lớn cho ngành công nghiệp xe điện. Hãy cùng chúng tôi khám phá những đặc điểm nổi bật và tiềm năng ứng dụng của pin natri-ion trong bài viết dưới đây!

Cuộc cách mạng xe điện và pin natri-ion

Cuộc cách mạng xe điện hầu như chưa bắt đầu và mục tiêu về thời gian sạc đang thay đổi. Nghiên cứu mới chỉ ra rằng pin natri-ion có thể sạc đầy trong vài giây chứ không phải vài phút.Điều đó cho thấy pin natri-ion không chỉ vượt qua công nghệ lithium-ion tốt nhất trên thị trường hiện nay mà còn đánh bại nhiên liệu khí đốt và dầu diesel.[caption id="" align="alignnone" width="1200"] Cuộc cách mạng xe điện và pin Natri-ion[/caption]

Natri cho pin xe điện bền vững trong tương lai

Pin lithium-ion là công nghệ lưu trữ năng lượng được các bên liên quan đến xe điện lựa chọn kể từ đầu những năm 2000, nhưng sắp có sự thay đổi. Công nghệ pin natri-ion là một trong những công nghệ mới xuất hiện.Xét về pin xe điện, pin natri-ion đánh bại pin lithium về tính sẵn có và chi phí. Hiệu suất là một thách thức, với một trở ngại là trọng lượng. Natri và lithium là nguyên tử lân cận nhưng trọng lượng nguyên tử của natri gấp 3,3 lần trọng lượng nguyên tử của lithium.Công ty Natron Energy ở California vừa khai trương nhà máy đầu tiên ở Mỹ vào tuần trước với trọng tâm là hệ thống lưu trữ năng lượng để cân bằng tải và xử lý tình trạng gián đoạn nguồn điện tại các trung tâm dữ liệu. Acculon Energy có trụ sở tại Ohio là một công ty lưu trữ năng lượng khác của Hoa Kỳ nhận thấy cơ hội trong lĩnh vực pin natri-ion.[caption id="" align="alignnone" width="1170"] Công ty Natron Energy ở California[/caption]

Vai trò của siêu tụ điện

Không giống như thị trường động cơ đốt trong, thị trường pin xe điện có thể hỗ trợ bất kỳ biến thể nào về thành phần hóa học của pin để phù hợp với các kết hợp khác nhau về chi phí, phạm vi hoạt động và thời gian sạc cùng với các yếu tố khác bao gồm thói quen của người lái xe, lịch trình và khả năng tiếp cận các trạm sạc.Tuy nhiên, ý tưởng có thể kéo lên, cắm điện và cất cánh lại trong vòng chưa đầy một phút là một ý tưởng đầy hấp dẫn.[caption id="" align="alignnone" width="2000"] Vai trò của siêu tụ điện - Pin Natri-ion[/caption]Xét về các ứng dụng hiện đại, các siêu tụ điện đầu tiên bắt đầu xuất hiện từ những năm 1950 và ngày nay chúng được sử dụng rộng rãi. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ giải thích: “Siêu tụ điện không yêu cầu lớp điện môi rắn giữa hai điện cực, thay vào đó chúng lưu trữ năng lượng bằng cách tích lũy điện tích trên các điện cực xốp chứa đầy dung dịch điện phân và được ngăn cách bằng màng xốp cách điện”.Đặc biệt đối với xe điện, danh sách lợi ích bao gồm vòng đời dài và khả năng hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ rộng. Tuy nhiên, nếu bạn nắm bắt được vấn đề xả pin nhanh chóng thì đó là một vấn đề.Việc triển khai xe điện hiện chỉ giới hạn ở các nhiệm vụ phụ trong đó việc tăng sức mạnh nhanh chóng là hữu ích, chẳng hạn như tăng tốc và phanh tái tạo. Trong những trường hợp sử dụng đó, siêu tụ điện sẽ tránh hao mòn pin chính.

Pin xe điện Natri-ion sạc cực nhanh của tương lai

Đối với các ứng dụng pin chính, siêu tụ điện cần được cải tiến từ đầu đến cuối. Bộ Năng lượng giải thích thêm: “Hạn chế chính của siêu tụ điện là mật độ năng lượng thấp và tốc độ tự phóng điện cao”, đề cập đến xu hướng pin dựa trên hóa học bị mất điện khi không sử dụng trong một thời gian.Các sự phức tạp sẽ tăng lên khi hóa học của pin liên quan đến công thức pin natri-ion. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu tại KAIST (Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc) đã đưa ra giải pháp lưu trữ năng lượng mới kết hợp sức mạnh của siêu tụ điện với lợi thế về chi phí và chuỗi cung ứng của hóa học pin natri-ion.[caption id="" align="alignnone" width="750"] Pin xe điện Natri-ion sạc cực nhanh[/caption]Các nhà nghiên cứu đã dự đoán rằng loại pin natri-ion mới của họ sẽ được sử dụng trong lĩnh vực xe điện. Đó có thể là một chặng đường dài, nhưng dự án đã có một khởi đầu đầy hứa hẹn.Phiên bản ngắn hơn là nhóm đã phát triển một loại pin mới kết hợp cực dương mới, phức tạp với cực âm mới chứa công nghệ siêu tụ điện. Hai điện cực được thiết kế cẩn thận để khắc phục sự chênh lệch về tốc độ lưu trữ năng lượng của chúng.“Sự kết hợp này cho phép thiết bị đạt được cả dung lượng lưu trữ cao và tốc độ sạc-xả nhanh, định vị nó như một giải pháp thay thế thế hệ tiếp theo khả thi cho pin lithium-ion,” KAIST giải thích trong thông cáo báo chí ngày 18 tháng 4, trong đó họ cũng lưu ý lượng natri có thể dùng để sản xuất pin natri-ion nhiều gấp 500 lần so với lithium.“Thiết bị này vượt qua mật độ năng lượng của pin lithium-ion thương mại và thể hiện đặc tính của mật độ năng lượng của siêu tụ điện”, KAIST nhấn mạnh: “Pin natri-ion dự kiến ​​sẽ phù hợp cho các ứng dụng sạc nhanh từ xe điện đến thiết bị điện tử thông minh và công nghệ hàng không vũ trụ.”

Một con đường khác đến chiếc xe điện sạc cực nhanh của tương lai

[caption id="" align="alignnone" width="1024"] Pin Natri-ion con đường đến xe điện sạc cực nhanh của tương lai[/caption]Nhóm KAIST không phải là nhóm duy nhất nâng cao tiêu chuẩn về thời gian sạc xe điện bằng cách triển khai công nghệ siêu tụ điện. Tại Hoa Kỳ, một nhóm nghiên cứu tại TAMU (Đại học Texas A&M) đang nghiên cứu một loại pin mới kết hợp nitride MXenes. Được phát âm là “Maxines”, MXenes đã vượt qua CleanTechnica radar vào năm 2013, khi chúng tôi ghi nhận tiềm năng của chúng trong việc nâng công nghệ pin xe điện lên một tầm cao mới.“Giống như graphene, MXene sở hữu những đặc tính độc đáo có thể mở ra một kỷ nguyên mới của các thiết bị lưu trữ năng lượng và điện tử nhỏ, nhẹ hơn, nhanh hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn, cùng nhiều thứ khác,” chúng tôi hào hứng.Graphene và MXenes là những vật liệu 2D ở cấp độ nguyên tử Graphene bao gồm một lớp nguyên tử carbon, trong khi Mxene bao gồm hai lớp vật liệu làm từ cacbua kim loại, nitrit hoặc carbonitride.[caption id="" align="alignnone" width="1920"] Nguyên tử Graphene trong chế tạo Pin natri-ion[/caption]Với sự hỗ trợ từ MXenes, nhóm TAMU đang vượt xa tham vọng sạc pin xe điện trong một giây để đạt được thời gian sạc kéo dài vài giây và có thể kéo dài nhiều ngày.TAMU nhận xét trong một thông cáo báo chí ngày 22 tháng 4: “Nghiên cứu của nhóm nhấn mạnh tiềm năng của nitride MXenes để phục vụ như một lựa chọn đáng tin cậy cho các thiết bị lưu trữ năng lượng, với các ứng dụng trải rộng từ thiết bị điện tử nhỏ và lưu trữ lưới điện quy mô lớn đến xe điện”.CleanTechnica đang liên hệ với TAMU để có bài báo được xuất bản mới nhất về nghiên cứu. Chúng tôi đã tìm thấy một bài báo về chủ đề do nhà nghiên cứu chính và giáo sư kỹ thuật hóa học TAMU, Tiến sĩ Abdoulaye Djire viết vào năm 2019, trong đó nhóm của ông đã chứng minh rằng vật liệu 2D Ti₄N₃T_x MXene (Ti cho titan, N₃ đối với nitrit và T_x đề cập đến các bề mặt nhóm) hoạt động như cả kim loại và chất bán dẫn.Ngoài khả năng tác động đáng kể đến thời gian sạc xe điện và các ứng dụng lưu trữ năng lượng khác, nghiên cứu sâu rộng của Tiến sĩ Djire về MXenes còn cung cấp thông tin về quá trình khử cacbon trong quá trình sản xuất amoniac (NH3), như được mô tả trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature vào năm 2022.[caption id="" align="alignnone" width="1280"] Tạp chí Nature[/caption]Cuộc cách mạng về pin natri-ion có tiềm năng thay đổi hoàn toàn cách chúng ta nghĩ về xe điện và các công nghệ lưu trữ năng lượng. Với những tiến bộ đáng kể trong khả năng sạc nhanh và hiệu suất vượt trội so với pin lithium-ion, pin natri-ion đang mở ra những cơ hội mới cho ngành công nghiệp ô tô điện cũng như nhiều lĩnh vực khác.Để tìm hiểu thêm về công nghệ pin natri-ion và những bước tiến mới nhất trong ngành công nghiệp xe điện, hãy theo dõi Blog Xe Điện và truy cập scck.vn để cập nhật những thông tin hữu ích và thú vị khác. Chúng tôi luôn sẵn sàng chia sẻ với bạn đọc những khám phá mới nhất và những ứng dụng tiên tiến của các công nghệ đột phá trên thế giới.