Công nghệ pin cấu trúc mới: Nhẹ hơn, mạnh hơn và có thể cách mạng hóa xe điện, máy bay

[Bùi Minh Nhật]

Một bước tiến mới trong công nghệ pin đang mở ra tương lai cho xe điện, máy bay và nhiều thiết bị điện tử khác: pin cấu trúc không khối lượng loại pin có thể lưu trữ năng lượng và chịu lực như một phần của khung xe hoặc vỏ máy bay.

Trong nghiên cứu vừa công bố, các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Chalmers và Viện Kỹ thuật Hoàng gia KTH (Thụy Điển) đã chế tạo thành công một mẫu pin cấu trúc với hiệu suất vượt trội hơn gấp 10 lần so với các phiên bản trước đây. Pin không chỉ nhẹ và bền mà còn có thể tích hợp thẳng vào cấu trúc thiết bị như thể các bộ phận khung xe hay cánh máy bay đều trở thành pin.

Pin không khối lượng: Vừa là khung, vừa là năng lượng​

Ý tưởng về pin cấu trúc không mới, nhưng việc đạt được cả hai mục tiêu chắc chắn như vật liệu xây dựng và lưu trữ năng lượng hiệu quả là điều rất khó. Để chế tạo mẫu pin này, các nhà nghiên cứu đã dùng một lớp “vải” thủy tinh mỏng kẹp giữa cực dương và cực âm, sau đó dùng chất điện phân polymer đặc biệt để cố định toàn bộ cấu trúc. Kết quả là một cell pin dẹt, chịu được kéo đa hướng, bền, và dẫn điện tốt.

Pin có mật độ năng lượng đạt 24 Wh/kg chỉ khoảng 20% so với pin lithium-ion thông thường nhưng nhờ giảm trọng lượng tổng thể của thiết bị, nên lượng năng lượng cần thiết cũng giảm theo. Đặc biệt, pin mới đạt độ cứng 25 GPa, ngang với nhiều vật liệu xây dựng hiện nay.

Đây là cột mốc quan trọng sau hơn 15 năm nghiên cứu, và các bước cải tiến tiếp theo như thay thế lá nhôm bằng sợi carbon và làm mỏng bộ tách có thể giúp nâng mật độ năng lượng lên 75 Wh/kg, đồng thời tăng độ cứng gấp ba lần.

Ứng dụng tiềm năng không chỉ dừng ở xe điện hay máy bay điện, mà còn mở ra cơ hội cho các vệ tinh, xe đạp điện, máy tính xách tay thậm chí cả những thiết bị hiện chưa được coi là điện tử. (popularmechanics)