Key Takeaways:
Một bước đột phá trong vật liệu cực dương pin của các nhà khoa học Trung Quốc cho phép một viên pin xe điện nguyên mẫu đạt mức sạc 80% trong 10 phút, một mức hiệu suất có thể rút ngắn đáng kể thời gian sạc và thách thức sự thống trị của cực dương graphite trong thị trường pin toàn cầu. Sự phát triển từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc sử dụng một cực dương dựa trên phốt pho đen mới, trực tiếp giải quyết các hạn chế về tốc độ vốn vẫn là rào cản quan trọng đối với việc áp dụng xe điện.
"Chúng tôi đã đề xuất một chiến lược kỹ thuật liên kết phốt pho-nitơ (PN) mạng tinh thể, cho phép vật liệu cực dương phốt pho đen đạt được sự sạc và xả ổn định ở tốc độ cực cao," một báo cáo từ nhóm nghiên cứu do Ma Yanwei dẫn đầu tại Viện Kỹ thuật Điện cho biết. Kỹ thuật này có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy ứng dụng thực tế của pin sạc nhanh dựa trên phốt pho đen.
Nguyên mẫu là một viên pin túi kết hợp cực dương phốt pho đen mới với cực dương lithium sắt phốt phát (LFP) thông thường. Thời gian 10 phút để đạt 80% dung lượng của nó vượt trội hơn hẳn so với các tiêu chuẩn sạc nhanh hiện nay. Ví dụ, Chevrolet Bolt 2027, một mẫu xe điện phổ thông, cần 25 phút để sạc từ 10% lên 80%, theo Chevrolet. Nhóm nghiên cứu Trung Quốc không tiết lộ mật độ năng lượng cụ thể hoặc chi phí ước tính trên mỗi kilowatt giờ cho nguyên mẫu của mình.
Sự phát triển này gây ra một mối đe dọa trực tiếp, mặc dù dài hạn, đối với chuỗi cung ứng graphite, vật liệu cực dương được sử dụng trong hầu hết các loại pin lithium-ion thương mại. Nhà lãnh đạo thị trường Contemporary Amperex Technology (CATL) và các nhà sản xuất lớn khác như Panasonic và LG Energy Solution đã xây dựng đế chế của họ trên các cấu trúc dựa trên graphite. Một giải pháp thay thế khả thi về mặt thương mại có thể định hình lại thị trường pin trị giá ước tính 56 tỷ USD bằng cách giải quyết vấn đề thời gian sạc đang gây khó khăn cho ngay cả những chiếc xe điện tiên tiến nhất.
Trở ngại chính đối với việc sạc nhanh hơn trong các loại pin lithium-ion hiện nay là cực dương graphite. Trong quá trình sạc tốc độ cao, các ion lithium có thể không xen kẽ hoặc nhúng vào các lớp graphite, thay vào đó mạ trên bề mặt cực dương dưới dạng lithium kim loại. Quá trình này làm giảm vĩnh viễn dung lượng pin và có thể gây ra hiện tượng đoản mạch, tạo ra rủi ro an toàn đáng kể. Hạn chế này là nguồn gốc chính của những lo ngại về sự suy giảm pin ở những người sở hữu xe điện, chẳng hạn như những người theo dõi sức khỏe pin trong các diễn đàn trực tuyến Ford Mustang Mach-E.
Phốt pho đen từ lâu đã là một ứng cử viên cực dương đầy hứa hẹn do dung lượng lý thuyết cao, nhưng nó lại bị kém ổn định trong các chu kỳ sạc. Nghiên cứu mới từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc trực tiếp giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng các liên kết phốt pho-nitơ để thiết kế một cấu trúc ổn định hơn. Điều này cho phép các ion lithium di chuyển nhanh chóng và hiệu quả mà không gây ra sự xuống cấp vật liệu vốn đã từng khiến công nghệ này bị gạt sang một bên.
Mặc dù thời gian sạc 10 phút là một thành tựu đáng kể trong phòng thí nghiệm, con đường từ một viên pin túi nguyên mẫu đến sản xuất hàng loạt còn rất dài. Các thách thức vẫn còn trong việc mở rộng quy mô sản xuất vật liệu phốt pho đen, đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của nó qua hàng nghìn chu kỳ sạc trong một bộ pin xe điện quy mô đầy đủ và đạt được cấu trúc chi phí cạnh tranh. Các nhà sản xuất pin hiện tại đã đầu tư hàng trăm tỷ đô la vào việc tối ưu hóa chuỗi cung ứng cực dương graphite và silicon.
Tuy nhiên, thành tựu này mở ra một lộ trình kỹ thuật mới cho các thiết bị lưu trữ năng lượng. Đối với các nhà đầu tư, công nghệ này đại diện cho một sự phát triển quan trọng cần theo dõi. Mặc dù nó không gây ra mối đe dọa ngay lập tức cho các doanh nghiệp đương nhiệm, nhưng tiến trình của nó có thể thay đổi cục diện cạnh tranh dài hạn cho các nhà sản xuất pin và nhà cung cấp nguyên liệu thô. Các công ty thương mại hóa thành công công nghệ như vậy có thể chiếm lĩnh một phần đáng kể thị trường xe điện, vốn vẫn đang bị cản trở bởi lo ngại của người tiêu dùng về phạm vi hoạt động và thời gian sạc.
Bài viết này chỉ mang tính chất thông tin và không cấu thành lời khuyên đầu tư.
