Trong bối cảnh hiện nay, xe điện đang trở thành một phần quan trọng trong nỗ lực giảm thiểu ô nhiễm môi trường và khí thải. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn nhất mà người tiêu dùng gặp phải chính là tuổi thọ pin. Nếu công nghệ pin tự phục hồi đang được nghiên cứu tại châu Âu thành công, nó có thể mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp ô tô.
Các loại pin xe điện tự phục hồi đang được phát triển tại châu Âu hứa hẹn sẽ mang lại độ bền vượt trội, với khả năng kéo dài tuổi thọ pin lên gấp đôi so với hiện tại.
Theo thông tin từ một tạp chí chuyên ngành, tuổi thọ trung bình của pin xe điện hiện nay dao động từ 8 đến 15 năm. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ mới, con số này có thể tăng lên đáng kể. Điều này có nghĩa là một gia đình có thể sử dụng chiếc xe điện của mình từ khi con cái chào đời cho đến khi chúng tốt nghiệp đại học, miễn là các bộ phận khác của xe vẫn hoạt động tốt.
Dự án PHOENIX và công nghệ pin tự phục hồi
Thông tin từ một tạp chí khoa học hàng đầu của châu Âu cho biết, các chuyên gia trong dự án PHOENIX – một sáng kiến được Liên minh châu Âu tài trợ – đang phát triển thế hệ pin thông minh với khả năng tự phục hồi.
“Mục tiêu là kéo dài tuổi thọ pin và giảm thiểu tác động đến môi trường, vì pin có khả năng tự sửa chữa, giúp giảm thiểu tài nguyên cần thiết”, ông Johannes Ziegler, một nhà khoa học vật liệu, cho biết.
Các bộ pin thông minh này được trang bị cảm biến hiện đại, cho phép thu thập thông tin chi tiết hơn so với các hệ thống giám sát hiện tại. Ngoài việc đo lường nhiệt độ và điện áp, công nghệ này còn theo dõi tình trạng phồng rộp, lập bản đồ nhiệt bên trong và phát hiện các khí sinh ra khi pin gặp sự cố.
Sự hiện diện của một số loại khí có thể cảnh báo nguy cơ hỏng hóc hoặc hiện tượng “chạy nhiệt” – nguyên nhân dẫn đến cháy nổ pin, mặc dù thực tế là xe chạy xăng vẫn có nguy cơ bốc cháy cao hơn. Nhờ vào cơ chế an toàn nhiều lớp, rủi ro này gần như được loại bỏ.
Cơ chế tự phục hồi hoạt động như thế nào?
“Khi bộ não của pin nhận thấy cần phải sửa chữa, cơ chế tự phục hồi sẽ được kích hoạt. Điều này có thể bao gồm việc nén pin trở lại hình dạng ban đầu hoặc sử dụng nhiệt độ định hướng để tái tạo các liên kết hóa học”, nhóm nghiên cứu PHOENIX cho biết.
Thêm vào đó, các trường từ tính cũng được sử dụng để phá vỡ các nhánh kim loại (dendrite) – cấu trúc dạng sợi hình thành trong quá trình sử dụng pin, vốn là nguyên nhân gây giảm hiệu suất hoặc hỏng hóc.
Trên toàn cầu, nhiều nhóm nghiên cứu khác cũng đang nỗ lực phát triển công nghệ pin tự phục hồi. Một số công nghệ pin có khả năng co giãn, trong khi một công ty tại California (Mỹ) đang áp dụng kỹ thuật phát hiện lỗi ngay từ khâu sản xuất để ngăn ngừa hỏng hóc trong tương lai.
Lợi ích: An toàn hơn, tiết kiệm hơn và thân thiện với môi trường
Việc kéo dài tuổi thọ pin không chỉ mang lại lợi ích cho người tiêu dùng mà còn giúp giảm thiểu chất thải nguy hại. Các thành phần pin có giá trị sẽ không nhanh chóng trở thành chất thải, đồng thời giúp người tiêu dùng tiết kiệm chi phí thay thế. Các chuyên gia dự đoán rằng, nhờ vào công nghệ tiên tiến và nỗ lực tái chế, giá pin có thể giảm một nửa trong những năm tới.
Theo thông tin từ một cơ quan năng lượng, mỗi chiếc xe điện thay thế xe chạy xăng có thể giúp giảm hàng ngàn pound khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các khí thải này có liên quan đến nguy cơ gia tăng hạn hán, sóng nhiệt và các hiện tượng thời tiết cực đoan.
Không chỉ mang lại lợi ích cho môi trường, xe điện còn giúp tiết kiệm chi phí cho người tiêu dùng. Chủ xe tại Mỹ trung bình tiết kiệm khoảng 1.500 USD mỗi năm nhờ vào chi phí nhiên liệu và bảo trì thấp hơn. Người tiêu dùng chuyển sang xe điện trước một thời hạn nhất định còn có thể nhận được ưu đãi thuế hấp dẫn.
Thách thức về chi phí và mục tiêu dài hạn
Tại châu Âu, nhóm PHOENIX thừa nhận rằng việc trang bị thêm cảm biến cho pin sẽ làm tăng chi phí sản xuất ban đầu. Bài toán đặt ra là cần lựa chọn loại cảm biến nào thực sự mang lại giá trị cao nhất, từ đó vừa đảm bảo an toàn vừa duy trì khả năng cạnh tranh về giá.
Mục tiêu cuối cùng là phát triển bộ pin nhỏ gọn, nhẹ nhàng, bền bỉ, có thể hoạt động trong hàng thập kỷ. “Kéo dài tuổi thọ pin và làm việc với xe điện thực sự là một thách thức thú vị. Điều quan trọng là phải kết hợp đúng các thành phần với nhau”, ông Ziegler nhấn mạnh.
Trong bối cảnh nhiều quốc gia đang đặt mục tiêu loại bỏ dần xe động cơ đốt trong trong vòng một thập kỷ tới, sự xuất hiện của công nghệ pin tự phục hồi không chỉ mang ý nghĩa kỹ thuật mà còn là một bước ngoặt chiến lược. Nó có thể giúp xe điện trở thành lựa chọn bền vững, kinh tế và an toàn hơn cho hàng triệu người tiêu dùng trên toàn cầu.