Tìm hiểu công nghệ cực pin silicon có khả năng tự phục hồi

Công ty Storedot của Israel cùng với một số nhà đầu tư như Daimler, Samsung và BP Ventures vừa qua đã tuyên bố rằng: “Storedot là công ty đầu tiên có thể sản xuất được pin lithium-ion sạc cực nhanh (XFC) trên dây chuyền sản xuất đại trà. Tế bào pin mới có cực dương bằng silicon sẽ giảm 50% thời gian sạc mà không làm tăng chi phí sản xuất.“

Silicon (chất sẽ thay thế cho graphite để lưu trữ và giải phóng các ion lithium trong quá trình sạc và xả pin) đang dần trở thành chất quan trọng nhất trong công nghệ pin hiện nay. Silicon có thể lưu trữ lượng ion lithium nhiều gấp khoảng 10 lần so với graphite, đồng thời cho tốc độ sạc nhanh hơn.

Khó khăn hiện nay là trong quá trình sạc và xả, silicon giãn nở tới 300% – đủ lớn để phá hủy một tế bào pin về mặt cơ học. Bằng việc sử dụng các hạt nano silicon được sắp xếp trong một ma trận, Storedot có thể điều chỉnh được sự giãn nở của pin. Mỗi hạt nano silicon có kích thước chỉ 100 nanomet và được giữ trong một khung carbon cứng, cùng với các hợp chất hữu cơ.

Storedot cũng đã được cấp bằng sáng chế về công nghệ pin tự phục hồi (self-healing). Công nghệ này giúp sửa chữa liền lại các tế bào pin bị hư hỏng. Bằng cách xác định một (hoặc một chuỗi) tế bào không hoạt động như mong muốn, máy tính sẽ lập tức đưa chúng vào chế độ ngưng hoạt động và khôi phục 100% trước khi đưa chúng trở lại hoạt động bình thường.

Quá trình tự sửa chữa này có thể diễn ra ngay cả khi xe đang vận hành. Người lái sẽ không nhận thấy bất kỳ sự khác biệt nào trong khi điều khiển xe. Việc sửa chữa các tế bào pin hoạt động không đúng kỹ thuật bao gồm việc xả pin sâu, sau đó sạc lại thật chậm. Việc làm này cũng tương tự như cách pin xe điện được làm mới bằng bộ sạc thông minh chuyên dụng.

Theo Storedot, cực dương bằng silicon của pin lithium ion có thể tạo ra một lớp phủ điện phân rắn (solid electrolyte interface, SEI) trên bề mặt. Lớp phủ này sẽ tự động được hòa tan trong quá trình sạc và xả pin. Do đó, quá trình tự sửa chữa là rất quan trọng, đặc biệt là khi sự giãn nở của silicon có thể gây ra các vết nứt trong SEI.

Storedot đạt được tiến bộ nhanh chóng một phần là do sự phát triển của phần mềm trí tuệ nhân tạo (AI). Phần mềm này có thể phân tích từng mảnh silicon trong pin lithium ion để có thể khắc phục chính xác và kịp thời. Theo Storedot, các tế bào pin với cực dương silicon có thể chịu được khoảng 850 chu kỳ sạc (chargin cycle) siêu nhanh, với mỗi chu kì kéo dài 10 phút.

Công ty hiện đặt ra mục tiêu đưa công nghệ XFC mới vào sản xuất đại trà từ năm 2024, sau đó là công nghệ pin thể rắn từ năm 2028.