Công nghệ pin Florua-ion sẽ là tương lai của cuộc đua phát triển xe điện

Theo thông tin từ các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản, đội ngũ nghiên cứu tại các trường đại học của nước này đang đẩy nhanh tốc độ phát triển loại pin thế hệ mới dành cho xe điện có tên gọi Florua-ion (FIBs), cho phép xe điện đi được quãng đường 1.000 km chỉ trong 1 lần sạc.

Công nghệ pin Florua-ion đang được xem là thế hệ pin mới thay thế cho pin Lithium-ion hiện nay.

Về mặt lý thuyết, công nghệ pin mới cũng có thể được chế tạo mà không cần có kim loại hiếm, làm giảm khả năng xảy ra các vấn đề trong chuỗi cung ứng như hiện nay. Bên cạnh đó, điện cực trong pin Florua-ion yêu cầu ít vật liệu hơn so với pin Lithium-ion. 

Hiện tại, đại học Kyoto đang dẫn đầu về sự phát triển của pin Florua-ion ở Nhật Bản. Năm 2020, đại học Kyoto và hãng xe Toyota đã thử nghiệm một nguyên mẫu pin Florua-ion ở trạng thái thể rắn với những kết quả thu được đầy tích cực.

Dự kiến, pin Florua-ion sẽ trở thành một lựa chọn khả thi vào đầu những năm 2030. Công nghệ pin mới này cung cấp mật độ năng lượng gấp 6 đến 7 lần so với pin Lithium-ion đang là tiêu chuẩn hiện tại trong xe điện, mở đường cho các loại pin thế hệ mới ngày càng nhỏ hơn và nhẹ hơn.

Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức dành cho pin Florua-ion trước khi thương mại hóa, như cách pha trộn tối ưu giữa vật liệu điện cực và chất điện phân chưa có công thức cụ thể. Nhưng rào cản chính là xác định vật liệu nào sẽ hiệu quả để sản xuất pin Florua-ion. Do đó, trước mắt pin Lithium-ion vẫn đang cho thấy khả năng hoạt động tốt hơn về chu kỳ sạc lại và sức điện động. 

Vào tháng 9 vừa qua, một nhóm các nhà nghiên cứu bao gồm Kenichi Okazaki - Phó giáo sư trường Đại học Ritsumeikan đã đưa ra phân tích về phản ứng của các điện cực màng bismuth và chì trong pin Florua-ion, cùng với tác dụng của chúng trong việc sạc và phóng điện. Ông Okazaki cho biết đội ngũ của ông đã có hướng tìm kiếm vật liệu làm pin mới dành cho ô tô điện.

Theo kế hoạch, đến năm 2025, các nhà nghiên cứu sẽ đưa ra một nguyên mẫu pin Florua-ion mới với điện cực đồng và nhôm - những vật liệu rẻ và ít rủi ro hơn so với các lựa chọn khác. Họ cũng nhằm mục đích cải thiện điện áp từ 0,3 volt đạt được với pin bismuth-chì lên ít nhất 2 volt, mức cần thiết cho mục đích sử dụng thương mại hóa.

Đây sẽ là một giải pháp thay thế cho pin Lithium-ion đầy tính khả thi để nền công nghiệp ô tô có thể nhanh chóng tạo ra những phương tiện di chuyển không phát thải khí carbon trong thời gian tới.

Quang Minh (T/h)