Dồn thêm năng lượng vào Bình điện (Battery)

Một quy trình in mới có thể tăng dung lượng pin trên 10 phần trăm.

Trung Tâm Nghiên Cứu Xerox Palo Alto (Palo Alto Research Center = PARC) đã phát triển một công nghệ in mới hứa hẹn sẽ dồn nhiều năng lượng hơn vào pin cho xe điện. Bằng cách in một mẫu sọc của vật liệu lưu trữ năng lượng và vật liệu dẫn điện cao, các nhà nghiên cứu tại PARC đang làm điện cực được dày hơn nhiều so với trong các pin thông thường.

Điều này có thể làm tăng dung lượng lưu trữ cho pin từ 10 đến 30 phần trăm trong khi thêm một ít chi phí để sản xuất, Scott Elrod nói, giám đốc của Phòng thí nghiệm các hệ thống phần cứng tại PARC. Công nghệ này cũng có thể áp dụng cho lọai pin kim loại – không khí, lọai pin có thể lưu trữ năng lượng nhiều hơn so với bất cứ lọai pin nào trên thị trường hiện nay.

Thách thức lớn nhất cho xe điện vẫn còn là việc làm giảm kích thước và chi phí bình điện. Với xe điện, để cạnh tranh với các loại xe thông thường, theo một số chuyên gia ước tính, chi phí pin phải giảm xuống khoảng 75 phần trăm. Và nếu pin có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn, các nhà sản xuất ô tô có thể sử dụng ít pin hơn, như vậy sẽ tiết kiệm tiền.


Trong việc sản xuất pin lithium-ion thông thường, vật liệu điện cực được ở dạng bùn đến lá kim loại. Chiều dày của các điện cực bị hạn chế bởi tốc độ mà các ion lithium có thể khuếch tán ra khỏi vật chất để đi đến một điện cực. Trong cách tiếp cận mới của PARC, vật liệu điện cực, cùng với vật liệu dẫn điện cao (công ty không nói rõ là gì), sẽ được cho đi qua một vòi phun in phẳng. Các vòi phun sẽ sắp xếp các vật liệu và vẽ chúng theo những sọc xen kẽ, mỗi đường sọc có khả năng mỏng như sợi tóc người.

Vật liệu dẫn điện sẽ cung cấp cho các ion lithium nhiều đường di chuyển, cho phép các điện cực được dày hơn trong khi duy trì khả năng cung cấp năng lượng bùng nổ cần thiế một cách nhanh chóng, và không làm suy yếu khả năng lưu trữ năng lượng của pin. Khoảng một nửa trong một pin lithium-ion thông thường được tạo thành từ vật liệu không lưu trữ năng lượng. Tất cả các lớp vật liệu điện cực đòi hỏi cách ly giữa lá kim loại và phim polymer. Với điện cực dày hơn, số lượng các lớp cần thiết sẽ ít đi, làm tăng mật độ năng lượng của pin.

Công việc vẫn còn ở giai đoạn đầu, nhưng khái niệm in cơ bản đã được chứng thực bằng một phương pháp do PARC phát triển cho việc in dòng bạc mỏng lên các tế bào năng lượng mặt trời, chúng đang được thương mại hóa bởi một nhà sản xuất năng lượng mặt trời lớn, Elrod nói. Các nhà nghiên cứu của PARC cho đến nay chỉ chạy mô phỏng để xác định tiềm năng làm tăng năng lượng trong các pin.

Một số trở ngại cần phải được khắc phục trong việc phát triển công nghệ. Ví dụ, các vật liệu dẫn điện phải phù hợp với các vật liệu điện cực và với chất điện phân trong một ngăn pin, để đảm bảo tuổi thọ pin dài. Độ nhớt của chất keo điện cực và phương pháp xử lý sẽ cần phải được tối ưu hóa để đảm bảo rằng các đầu in không làm tắc nghẽn và các vật liệu không nứt vỡ.

Cuối cùng, phương pháp này có thể được điều chỉnh cho pin bằng kim loại-không khí, trong đó các vật liệu điện cực sẽ được tiếp xúc với không khí. Các nhà nghiên cứu sẽ in vật liệu điện cực cùng với một vật liệu kỵ nước như Teflon.