Pin xe điện tự 'chữa lành', sửa chữa, phục hồi khi gặp sự cố

Công nghệ pin tự chữa lành đang được phát triển, nhằm chẩn đoán và tự sửa chữa hư hỏng bên trong. Điều này có thể giúp tăng gấp đôi tuổi thọ của pin xe điện, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.

Các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển loại pin tự phục hồi, có khả năng chẩn đoán hư hỏng nội bộ và tự khởi động quá trình sửa chữa. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ tăng gấp đôi tuổi thọ pin của xe điện, giải quyết vấn đề "chai pin" vốn bị nhiều người dùng quan ngại khi tìm hiểu mua xe.

Pin xe điện tự phục hồi - bước tiến lớn cho ngành ô tô điện

Nhóm nghiên cứu cho biết: "Việc kéo dài tuổi thọ pin cũng sẽ giảm lượng khí thải carbon của xe điện, mang lại lợi ích cho cả người tiêu dùng lẫn môi trường".

Dự án PHOENIX, một sáng kiến được Liên minh châu Âu (EU) tài trợ, đang tập trung vào việc tạo ra loại pin bền vững và thân thiện với môi trường này nhằm hướng tới mục tiêu không phát thải của EU vào năm 2035 đối với ô tô mới.

Nhà khoa học vật liệu Johannes Ziegler (Viện Nghiên cứu Silicat Fraunhofer ISC, Đức) chia sẻ: "Chúng tôi muốn tăng tuổi thọ pin và giảm lượng khí thải carbon. Bởi vì pin có thể tự sửa chữa nên tổng thể sẽ cần ít tài nguyên hơn".

Cách hệ thống cảm biến phát hiện hư hỏng trong pin

Dự án PHOENIX, với sự hợp tác của các nhà khoa học Thụy Sĩ, Đức, Bỉ, Tây Ban Nha và Ý, đang phát triển một hệ thống cảm biến bên trong pin. Hệ thống này cung cấp dữ liệu chi tiết hơn so với Hệ thống Quản lý pin (BMS) hiện tại, vốn chủ yếu chỉ giám sát các thông số an toàn cơ bản.

Kỹ sư Yves Stauffer (Trung tâm Điện tử và Công nghệ vi mô Thụy Sĩ - CSEM) nhận định: "Những gì hệ thống hiện tại phát hiện được rất hạn chế, chủ yếu là nhiệt độ, điện áp và dòng điện chung".

Trong khi đó, hệ thống PHOENIX sử dụng cảm biến để phát hiện sự phồng lên về mặt vật lý, tạo bản đồ nhiệt bên trong và xác định các loại khí cụ thể, từ đó đưa ra cảnh báo sớm về hư hỏng của pin.

Cơ chế tự sửa chữa của pin xe điện

Đó là bước phát hiện, còn với khả năng tự phục hồi, nhóm nghiên cứu đang thử nhiều giải pháp. 

Thông cáo báo chí của dự án cho biết: "Khi bộ não của pin quyết định cần sửa chữa, quá trình chữa lành sẽ được kích hoạt. Điều này có thể có nghĩa là ép pin trở lại hình dạng ban đầu hoặc áp dụng nhiệt để kích hoạt cơ chế tự sửa chữa bên trong".

Một trong số đó là dùng nhiệt để tái tạo liên kết hóa học. Nhà hóa học pin Liu Sufu (CSEM) giải thích: "Dưới tác động nhiệt, một số liên kết hóa học đặc biệt sẽ được phục hồi".

Một kỹ thuật khác là sử dụng từ trường để phá vỡ "dendrite", các tinh thể kim loại có thể gây đoản mạch.

Dự án đã đạt được một cột mốc quan trọng vào tháng 3-2025, khi một loạt nguyên mẫu cảm biến và bộ kích hoạt mới được gửi đến các đối tác để thử nghiệm trên các cell pin dạng túi. Giai đoạn này sẽ giúp xác nhận tính hiệu quả của công nghệ.

Ngoài việc kéo dài tuổi thọ, dự án còn hướng tới việc cải thiện hiệu suất pin. Ông Sufu cho biết thêm: "Chúng tôi đang cố gắng phát triển pin thế hệ tiếp theo với mật độ năng lượng cao hơn".

Thách thức và triển vọng thương mại hóa pin tự phục hồi

Nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm việc sử dụng silicon trong cực dương của pin, vật liệu có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn so với graphite tiêu chuẩn. Công nghệ tự phục hồi của dự án có thể mang lại sự ổn định cần thiết để thương mại hóa cực dương silicon, từ đó giúp xe điện nhẹ hơn và có phạm vi hoạt động xa hơn.

Sáng kiến này hướng đến việc đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về xe điện và giảm sự phụ thuộc của ngành công nghiệp vào các nguyên liệu thô quan trọng như lithium và niken.

Các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng việc bổ sung cảm biến sẽ làm tăng chi phí sản xuất và đang nỗ lực tối ưu hóa công nghệ để đảm bảo tính khả thi về kinh tế.