MAHLE Powertrain và Allotrope Energy vừa công bố một công nghệ pin Lithium-carbon (Li-C) mới với đặc tính sạc siêu nhanh cùng mật độ năng lượng cao. Bằng cách kết hợp những ưu điểm của cả siêu tụ điện và kiểu pin Lithium-ion truyền thống, công nghệ pin Lithium-carbon cho phép thời gian sạc đầy pin nhanh tương đương với việc đổ nhiên liệu cho xe động cơ đốt trong. Ngoài ra, các cell pin Li-C không chứa các kim loại đất hiếm và hoàn toàn có thể tái chế.



“Những lo lắng về phạm vi hoạt động thường được coi là một trong những rào cản chính đối với việc sử dụng xe điện, nhưng nếu pin có thể được sạc đầy lại trong khoảng thời gian tương đương như việc tiếp nhiên liệu cho một chiếc xe dùng động cơ đốt trong thông thường, thì phần lớn nỗi lo đó sẽ biến mất”, phát biểu của Tiến sĩ Mike Bassett, Trưởng bộ phận nghiên cứu của MAHLE Powertrain.
Hiện tại, do đặc thù phát triển của kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng xe gắn máy với động cơ xăng để làm xe giao hàng, ví dụ giao đồ ăn, đang tăng lên ở nhiều thành thị và nó làm ảnh hưởng đến chất lượng không khí. Việc thay thế sử dụng bằng các xe máy điện sẽ là một giải pháp hữu hiệu để đảm bảo cho môi trường trong lành, không khí sạch hơn.

Trong dự án hợp tác với Allotrope Energy, MAHLE Powertrain đã nghiên cứu phát triển một mẫu xe máy điện làm phương tiện giao hàng trong đô thị, sử dụng pin Lithium-carbon dung lượng nhỏ và có thể sạc lại pin mỗi lần chỉ mất 90 giây.
Công nghệ Lithium-Carbon của Allotrope Energy và MAHLE Powertrain hợp tác kết hợp những lợi ích của siêu tụ điện và pin Lithium-ion truyền thống để tạo ra một tế bào (cell) pin có thể được sạc lại cực nhanh mà vẫn giữ được mật độ năng lượng cao. Công nghệ tế bào pin này có một cực dương kiểu pin high-rate và cực âm kiểu tụ điện hai lớp (EDLC) dung lượng cao, được ngăn cách bằng chất điện phân hữu cơ. 


Kết quả là một tế bào pin không bị ảnh hưởng bởi sự suy giảm nhiệt như các loại pin dựa trên lithium truyền thống. Tính ổn định của nó, ngay cả ở nhiệt độ cao, cho phép tạo ra dòng điện cao và sạc lại nhanh chóng. Nó cũng không đòi hỏi phải kèm theo hệ thống làm mát bên ngoài phức tạp hay hệ thống quản lý pin phức tạp.
Ngoài ra, cực âm kiểu tụ điện của nó lại cho phép tuổi thọ hơn 100.000 chu kỳ, lớn hơn rất nhiều lần so với pin thông thường, trong khi đó việc loại bỏ kim loại đất hiếm và khả năng tái chế hoàn toàn làm cho nó trở nên tốt hơn với môi trường, cả trong quá trình sản xuất và vòng đời lâu dài sau đó.

Là một phần của dự án, MAHLE Powertrain đã nghiên cứu giải pháp dịch vụ giao đồ ăn nhanh bằng xe máy điện với tầm hoạt động ngắn 25km, cho phép sử dụng pin dung lượng nhỏ hơn. Một bộ pin Lithium-ion 500Wh (0,5kWh) thông thường, để sạc lại và thậm chí với bộ sạc nhanh cũng phải mất tới hơn 30 phút. Ngoài ra việc sạc nhanh như vậy thường xuyên còn làm giảm tuổi thọ của pin đến mức có thể phải cần thay pin mỗi năm hoặc hai năm.
Tuy nhiên, một bộ pin Lithium-Carbon có thể được sạc lại chỉ mất 90 giây với nguồn sạc 20kW, nghĩa là pin được sạc đầy trong khoảng thời gian cần thiết để thu thập đồ cho lần giao hàng tiếp theo.
Bên cạnh mẫu xe máy điện (eMoped), một mẫu xe van chạy điện (eVan) cũng nằm trong việc nghiên cứu phát triển của dự án. Chiếc eVan này sử dụng bộ pin dung lượng lớn hơn là 10,5kWh và thời gian sạc cũng cực kỳ ấn tượng - chỉ mất 180 giây (3 phút) với công suất sạc 210kW. (xem thêm các đặc tính của eMoped và eVan trong bảng bên dưới).


Tiến sĩ Bassett cho biết thêm: “Một thách thức thực tế đến từ thiết kế kiến trúc mạng lưới điện có khả năng hấp thu mức sạc cao như thế. Ngoài ra, không có hệ thống sạc phù hợp nào trên thị trường có thể đáp ứng các mức sạc này từ một nguồn điện thông dụng, và chúng tôi đã tạo ra một thiết kế riêng biệt”.
Giải pháp mà đội ngũ của Tiến sĩ Bassett đưa ra là sử dụng một bộ lưu trữ năng lượng dựa trên tụ điện tích hợp của riêng mình để cung cấp khả năng sạc cực nhanh với công suất sạc lên đến 20kW bằng cách tăng cường công suất từ kết nối điện một pha 7kW điển hình. Điều này cũng giúp giảm chi phí và độ phức tạp trong khi không cần phải nâng cấp kết nối mạng lưới điện tốn kém.
Hoàng Minh
(Theo Nghe nhìn Việt Nam)