Công nghệ pin Florua-ion mở ra cuộc đua phát triển xe điện mới

Theo Nikkei Asia, các nhà sản xuất ô tô và đội ngũ nghiên cứu tại các trường đại học của Nhật Bản đang tập trung phát triển dòng pin thế hệ mới dành cho xe điện có tên Florua-ion (FIBs).

Theo đó, công nghệ pin Florua-ion có thể được chế tạo mà không cần sử dụng kim loại hiếm, góp phần hạn chế tác động từ sự đứt gẫy chuỗi cung ứng hiện nay. Đồng thời, điện cực trong pin Florua-ion cũng yêu cầu ít vật liệu hơn pin Lithium-ion. Công nghệ pin mới cung cấp mật độ năng lượng gấp 6-7 lần pin Lithium-ion đang được xem là tiêu chuẩn trong xe điện ở thời điểm hiện tại, tạo tiền đề cho sự phát triển của các loại pin thế hệ mới ngày càng nhỏ và nhẹ hơn.

Nguyên mẫu pin Florua-ion ở trạng thái thể rắn đã được Đại học Kyoto và nhà sản xuất ô tô hàng đầu thế giới Toyota thử nghiệm nghiệm trong năm 2020 và thu được những kết quả tích cực. Vì thế, pin Florua-ion được kỳ vọng sẽ trở thành lựa chọn khả thi vào đầu những năm 2030.

Dù vậy, công nghệ pin Florua-ion đang phải đối mặt với một số thách thức trước khi thương mại hóa. Trong đó, nhóm nghiên cứu vẫn chưa đưa ra được công thức cụ thể cho cách pha trộn tối ưu giữa vật liệu điện cực và chất điện phân. Không chỉ có vậy, rào cản chính trong việc sản xuất thương mại là xác định vật liệu mang lại hiệu quả tối ưu cho pin Florua-ion.

Hiện tại, nhóm các nhà nghiên cứu gồm Phó Giáo sư Kenichi Okazaki đến từ Trường Đại học Ritsumeikan đã đưa ra phân tích về phản ứng của các điện cực màng bismuth và chì trong pin Florua-ion cũng như tác dụng của chúng trong việc sạc và phóng điện. Theo ông Kenichi Okazaki, nhóm nghiên cứu đã có hướng tìm kiếm vật liệu làm pin mới cho xe điện.

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

Nếu công nghệ pin Florua-ion được ứng dụng vào thực tế, thì sẽ là giải pháp thay thế pin Lithium-ion đầy khả thi. Qua đó, ngành công nghiệp ô tô có thể tạo ra những phương tiện di chuyển không phát thải khí carbon trong thời gian tới. Tuy nhiên, trước mắt, pin Lithium-ion vẫn cho thấy khả năng hoạt động tốt hơn về chu kỳ sạc lại và sức điện động.