Định hình tương lai cho công nghệ sạc nhanh

Chủ nhân Giải thưởng Chính VinFuture 2023 dẫn dắt tọa đàm InnovaTalk tháng 8

Giáo sư Rachid Yazami, chuyên gia hàng đầu về pin và là Chủ nhân Giải thưởng Chính VinFuture 2023, sẽ dẫn dắt cuộc thảo luận tại hội thảo trực tuyến InnovaTalk sắp tới.

Trong vai trò Giám đốc sáng lập và Giám đốc Công nghệ của KVI Holdings, Giáo sư Yazami là người đi đầu cuộc cách mạng hóa công nghệ pin trong nhiều thập kỷ. Ông đã đi tiên phong trong việc khám phá sự xen kẽ điện hóa thuận nghịch của các ion Lithium với than chì, đặt nền móng cho việc phát triển pin Lithium-ion hiện đại.

Ngoài ra, Giáo sư Yazami cũng mang lại những hiểu biết sâu rộng về nhiệt động lực học của quá trình sạc và xả pin, được mô tả trong Định lý pin của GS. Yazami (“Định lý Yazami”) mang tính nền tảng trong lĩnh vực. Hiện tại, ông vẫn tiếp tục đi đầu trong các đổi mới, bao gồm khám phá các vật liệu cực âm, vật liệu cực dương mới và các quy trình cơ bản trong hoạt động của pin.

Giáo sư Rachid Yazami đã sở hữu hơn 70 bằng sáng chế liên quan đến công nghệ pin. Bên cạnh đó, ông là đồng tác giả hơn 250 bài báo về pin, vật liệu và hệ thống của chúng, khẳng định vị thế đi đầu trong lĩnh vực này. Những cống hiến đột phá của ông đã mang lại sự công nhận toàn cầu từ các tổ chức uy tín trên toàn thế giới, như NASA, NATO, IBA và IEEE.

MC: Trong thời đại kết nối và chuyển động liên tục, pin và sạc nhanh đã trở thành một yếu tố quan trọng. Những tiến bộ này đã định hình lại cuộc sống hàng ngày của chúng ta như thế nào?

Giáo sư Yazami: Sạc nhanh trở nên quan trọng khi ngành công nghiệp tập trung vào xe điện. Để xe điện phổ biến, chúng ta cần sạc nhanh trong khoảng 10 phút và di chuyển được 800 km, tương đương xe xăng, nhưng điều này là gần như không thể. Sạc nhanh là một nút thắt cổ chai trong sự phát triển của xe điện, từ đó dẫn đến nhiều nghiên cứu sâu rộng về việc giảm thời gian sạc.

Tại Singapore, chúng tôi đã đạt kỷ lục thế giới bằng cách sạc một số loại pin cụ thể trong 6 phút. Tuy nhiên, pin xe điện lớn hơn và cần nhiều thời gian hơn. Hiện tại, chúng ta có thể sạc pin từ 10-15% lên 85-90% trong vòng chưa đầy 15 phút.

MC: Với nhu cầu ngày càng tăng đối với các thiết bị có tuổi thọ cao hơn và hiệu quả hơn, ông dự đoán những tiến bộ đột phá nào về công nghệ pin sẽ định hình lại khả năng cung cấp năng lượng?

Giáo sư Yazami: Sạc nhanh đòi hỏi bộ sạc công suất cao, ví dụ sạc pin của xe Tesla với dung lượng 100 kWh trong 6 phút cần bộ sạc 1 MW. Các bộ sạc hiện tại có công suất thấp hơn. Phần cứng sử dụng cho bộ sạc công suất cao đã xuất hiện, nhưng sử dụng với phương pháp sạc thông thường sẽ gây ra tình trạng quá nhiệt pin do điện trở bên trong.

Chìa khóa nằm ở việc tìm kiếm các công nghệ sạc thay thế thay thế cho các phương pháp dòng điện không đổi (CC) hoặc dòng điện không đổi điện áp không đổi (CCCV) hiện tại, như đo điện thế phi tuyến (NLV), giúp sạc nhanh hơn mà không làm nóng pin. NLV cho phép sạc pin xe điện từ 15-20% lên 80-90% trong 10-15 phút.

MC: Theo ông, những kiến thức được chia sẻ trong hội thảo InnovaTalk sẽ giúp những người nghe khai thác hết tiềm năng của công nghệ pin và sạc nhanh trong lĩnh vực tương ứng như thế nào?

Giáo sư Yazami: Đầu tiên là vật liệu được sử dụng bên trong pin – thành phần hóa học, anot, catot và chất điện phân. Những thứ này có thể được tối ưu hóa để sạc nhanh hơn. InnovaTalk có thể sẽ giới thiệu các bài báo về vật liệu mới, đặc biệt là oxit (NCM) và lithium iron phosphate, vốn chiếm lĩnh thị trường vật liệu catốt. Công thức và hóa học có thể vẫn tương tự, nhưng kích thước hạt, diện tích bề mặt và độ dẫn điện của chất điện phân có thể được điều chỉnh. Đây là những lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu, nhằm mục đích duy trì mật độ năng lượng cao và cho phép sạc nhanh.

Một khía cạnh khác là bản thân phương pháp sạc. Chúng ta có thể thấy những cải tiến trong các phương pháp dựa trên CC hoặc các công nghệ hoàn toàn mới. Tác động của công nghệ sạc đến tuổi thọ pin là rất quan trọng – chúng tôi muốn pin có tuổi thọ ít nhất 10 năm. Các công nghệ sạc cụ thể có thể đạt được điều này không? An toàn là điều tối quan trọng; chúng tôi muốn tránh hiện tượng nhiệt độ tăng mất kiểm soát, hỏa hoạn hoặc cháy nổ trong quá trình sạc.

Cuối cùng, chi phí là một yếu tố khác. Việc sửa đổi thành phần pin bằng vật liệu nano sẽ làm tăng chi phí. Hệ thống pin là một thành phần đáng kể trong giá thành của ô tô, vì vậy chúng ta cần những loại pin giá cả phải chăng nhưng vẫn có hiệu suất cao.