IBM thiết kế pin cho xe điện chạy 800km

Nỗi lo hết pin giữa đường từ lâu là rào cản lớn với xe điện, dù loại phương tiện này hứa hẹn giảm phụ thuộc vào xăng dầu và thay đổi cách con người di chuyển. Theo thông tin Tạp chí New Scientist đăng tải, IBM đang nghiên cứu công nghệ pin mới, hướng tới khả năng giúp ôtô điện chạy khoảng 500 dặm, tương đương hơn 800km, chỉ sau một lần sạc. Nếu đạt mục tiêu, quãng đường này sẽ đưa xe điện trở lại cuộc đua cạnh tranh trực tiếp với phần lớn ôtô sử dụng nhiên liệu truyền thống hiện nay. Các mẫu ôtô điện đương thời chủ yếu dùng pin lithium-ion, loại pin thường khá nặng nhưng chỉ cho phép xe di chuyển khoảng 100 dặm, tương đương 160km, trước khi cần sạc tiếp. Giới hạn đó khiến người dùng phải tính toán điểm dừng, thời gian nạp điện, đồng thời vẫn lo phương tiện không thể đến đích cuối cùng như dự định. IBM tập trung giải quyết vấn đề về phạm vi hoạt động bằng cách cải tiến pin lithium-air, công nghệ được kỳ vọng tạo ra mật độ năng lượng cao hơn hầu hết pin sạc đang tồn tại. Pin lithium-ion có nhược điểm là trọng lượng lớn, mức năng lượng cung cấp thấp, đồng thời đòi hỏi nguồn điện cao hơn tùy theo khối lượng mà hệ thống phải chuyên chở. Ngược lại, pin lithium-air nhẹ hơn, qua đó có thể giảm tải cho xe và cung cấp nhiều năng lượng hơn trong quá trình vận hành. Sự khác biệt này khiến lithium-air trở thành hướng nghiên cứu hấp dẫn, đặc biệt khi các nhà sản xuất cần kéo dài quãng đường xe chạy mà không tiếp tục tăng kích thước, trọng lượng cụm pin. Nguyên lý của pin lithium-air dựa vào luồng không khí bên ngoài, thay vì chỉ sử dụng toàn bộ vật liệu được chứa sẵn bên trong pin như nhiều thiết kế quen thuộc. Khi xe tiêu thụ năng lượng, oxy trong không khí phản ứng với các ion lithium, sau đó tạo thành lithium peroxide trên một ma trận carbon. Trong giai đoạn sạc, oxy được đưa trở lại khí quyển, còn lithium di chuyển về cực dương, hoàn tất chu trình hóa học giúp pin tiếp tục cung cấp năng lượng cho phương tiện. Cách vận hành ấy mở ra khả năng lưu trữ năng lượng lớn hơn trong một hệ thống nhẹ hơn, yếu tố đặc biệt quan trọng với ôtô điện phải mang theo khối pin nặng suốt hành trình. Tuy nhiên, lợi thế về mật độ năng lượng không đồng nghĩa công nghệ đã sẵn sàng thay thế lithium-ion trong các phương tiện thương mại. Những thành phần hóa chất trong pin lithium-air kém ổn định hơn, trong khi pin lithium-ion hiện được đánh giá ổn định hơn và đã có nền tảng sử dụng rộng rãi. IBM cùng các nhà vật lý tại Thụy Sĩ đang tìm cách xử lý điểm yếu đó bằng nghiên cứu chuyên sâu về những phản ứng diễn ra bên trong pin. Nhóm nghiên cứu dự kiến tận dụng siêu máy tính Blue Gene để phân tích, mô phỏng, từ đó tìm ra phương án ổn định hóa các thành phần hóa chất thiếu ổn định trong lithium-air. Công cụ tính toán mạnh có thể hỗ trợ các nhà khoa học hiểu rõ hơn cơ chế phản ứng, dù bản thân nghiên cứu vẫn cần vượt qua nhiều thử thách trước khi đạt kết quả thực tế. Theo kế hoạch được đề cập, IBM hy vọng hoàn thành một nguyên mẫu đầy đủ vào năm 2013, nếu dự án tiến triển thuận lợi theo hướng nghiên cứu hiện tại. Dù vậy, mốc thời gian dự kiến để công nghệ được thương mại hóa là năm 2020, cho thấy khoảng cách giữa một ý tưởng triển vọng và sản phẩm bán rộng rãi vẫn rất đáng kể. Từ nguyên mẫu đến phương tiện vận hành ngoài đường, công nghệ còn phải chứng minh độ ổn định, khả năng sạc, độ bền, mức an toàn và hiệu quả sản xuất. Chặng đường phía trước vì thế vẫn dài, nhưng thành công của pin lithium-air có thể tạo ra thay đổi lớn đối với tương lai ôtô điện. Quãng đường khoảng 500 dặm, tương đương 800km, sẽ giúp giảm đáng kể nỗi lo phạm vi, đồng thời khiến việc sử dụng xe điện trở nên thuận tiện hơn với nhiều người. Công nghệ này còn được kỳ vọng tiết kiệm nhiên liệu xăng dầu, thậm chí góp phần loại bỏ dần các phương tiện chạy bằng những loại nhiên liệu đó nếu được phát triển thành công.