Bước nhảy vọt của xe điện: Công nghệ pin không cực dương giúp chạy hơn 800km mỗi lần sạc

Công ty khởi nghiệp QuantumScape đang phát triển công nghệ pin thể rắn lithium-metal không cực dương, hứa hẹn giúp xe điện đạt phạm vi hoạt động lên tới 800 km chỉ với một lần sạc. Đây được xem là bước tiến lớn trong ngành công nghiệp pin, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trước khi có thể thương mại hóa rộng rãi.

Thông thường, pin lithium-ion gồm cực dương, cực âm, chất điện phân và bộ tách. Tuy nhiên, công nghệ pin mới của QuantumScape loại bỏ cực dương, giúp pin nhỏ gọn hơn, giảm chi phí sản xuất và tăng mật độ năng lượng. Khi sạc lần đầu, cực dương sẽ tự hình thành thay vì được sản xuất sẵn, mở ra tiềm năng cải thiện đáng kể hiệu suất pin.

QuantumScape đang phát triển công nghệ pin thể rắn lithium-metal không cực dương. Ảnh minh hoạ

Một trong những lợi ích lớn nhất của công nghệ này là giúp xe điện có thể chạy từ 400 đến 500 dặm (khoảng 640-800km) mỗi lần sạc, cao hơn nhiều so với công nghệ pin hiện tại. Ngoài ra, việc loại bỏ cực dương giúp giảm trọng lượng pin, tăng hiệu suất vận hành của xe và kéo dài tuổi thọ nhờ hạn chế phản ứng hóa học không mong muốn giữa cực dương và chất điện phân. Đặc biệt, bộ tách gốm giúp ngăn chặn sự phát triển của dendrite – các sợi kim loại có thể gây chập cháy, một trong những nguyên nhân chính dẫn đến cháy nổ pin lithium-ion truyền thống.

Dù có nhiều ưu điểm, công nghệ này vẫn gặp trở ngại trong việc kiểm soát dendrite. QuantumScape đã phát triển bộ tách trạng thái rắn bằng gốm để giải quyết vấn đề này. Hiện tại, pin QSE-5 của công ty đạt mật độ năng lượng 305 Wh/kg, cao hơn một số dòng pin hiện tại như Tesla 4680 (272-296 Wh/kg) nhưng vẫn thấp hơn pin Solstice (450 Wh/kg). Công ty đã gửi "mẫu B" cho các nhà sản xuất ô tô thử nghiệm, trong đó có PowerCo SE – công ty con của Volkswagen.

PowerCo đã cấp phép công nghệ của QuantumScape và dự kiến sản xuất tới 80GWh pin mỗi năm, đủ cung cấp năng lượng cho khoảng 1 triệu xe điện. Tuy nhiên, chi phí sản xuất pin thể rắn vẫn còn cao hơn so với pin lithium-ion truyền thống. QuantumScape tin rằng khi công nghệ phát triển và sản xuất mở rộng, giá thành sẽ giảm đáng kể, mở đường cho việc phổ biến pin thể rắn không cực dương trong tương lai.