Pin tự phục hồi: Bước tiến có thể cách mạng hóa ngành xe điện

Xe điện từ lâu đã được xem là giải pháp quan trọng trong lộ trình giảm khí thải và bảo vệ môi trường, song tuổi thọ pin ngắn vẫn là rào cản lớn khiến nhiều người e ngại. Nếu các công nghệ pin tự phục hồi hiện đang được nghiên cứu tại châu Âu thành công, điều này có thể thay đổi toàn bộ cục diện ngành công nghiệp ô tô.

Theo tạp chí Car and Driver, pin xe điện hiện nay có tuổi thọ trung bình từ 8 đến 15 năm. Nhưng với các công nghệ mới, con số đó có thể tăng gấp đôi. Điều này đồng nghĩa, một gia đình mua xe điện khi con chào đời có thể sử dụng chính chiếc xe ấy để đưa con tới lễ tốt nghiệp đại học hơn 20 năm sau, với điều kiện các bộ phận khác của xe vẫn vận hành tốt.

Dự án PHOENIX và công nghệ pin tự phục hồi

Thông tin từ Horizon, tạp chí khoa học uy tín của Ủy ban châu Âu (EC ), cho biết các chuyên gia trong dự án PHOENIX – sáng kiến do Liên minh châu Âu (EU) tài trợ – đang phát triển thế hệ pin thông minh có khả năng tự phục hồi.

"Ý tưởng là tăng tuổi thọ pin và giảm dấu chân carbon, bởi vì pin có thể tự sửa chữa, giúp giảm lượng tài nguyên cần sử dụng", ông Johannes Ziegler, nhà khoa học vật liệu tại Viện Nghiên cứu Silicate Fraunhofer ISC (Đức), chia sẻ.

Các bộ pin thông minh này được tích hợp cảm biến tiên tiến để thu thập nhiều thông tin hơn hẳn so với hệ thống giám sát hiện tại. Ngoài việc đo nhiệt độ, điện áp, công nghệ còn theo dõi sự phồng rộp, lập bản đồ nhiệt bên trong, và phát hiện các loại 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 các vụ cháy pin , dù trên thực tế xe xăng vẫn có nguy cơ bốc cháy cao hơn. Nhờ cơ chế an toàn nhiều lớp, rủi ro này gần như được loại bỏ.

Cơ chế tự phục hồi hoạt động ra sao?

"Khi bộ não của pin quyết định cần sửa chữa, cơ chế tự phục hồi sẽ được kích hoạt. Có thể là nén pin trở lại hình dạng ban đầu, hoặc sử dụng nhiệt độ định hướng để tái tạo liên kết hóa học", nhóm nghiên cứu PHOENIX cho biết.

Ngoài ra, các trường từ tính cũng được dùng để phá vỡ những 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 thế giới, nhiều nhóm nghiên cứu khác cũng chạy đua phát triển pin tự phục hồi. Một số công nghệ pin có khả năng co giãn, trong khi công ty Liminal tại California (Mỹ) ứng dụng kỹ thuật phát hiện lỗi ngay từ khâu sản xuất để ngăn hỏng hóc sau này.

Lợi ích: An toàn hơn, rẻ hơn và thân thiện hơn

Việc kéo dài tuổi thọ pin mang lại nhiều lợi ích kép. Các thành phần pin có giá trị sẽ không nhanh chóng trở thành chất thải nguy hại, đồng thời giúp người tiêu dùng tiết kiệm đáng kể chi phí thay mới. Các chuyên gia dự báo, nhờ công nghệ tiên tiến và nỗ lực tái chế, giá pin có thể giảm một nửa trong những năm tới.

Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, mỗi chiếc xe điện thay thế xe chạy xăng giúp giảm hàng ngàn pound khí thải gây hiệu ứng nhà kính. NASA cũng cảnh báo các khí thải này liên quan đến nguy cơ gia tăng hạn hán, sóng nhiệt và các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Không chỉ tiết kiệm môi trường, xe điện còn mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp. Chủ xe tại Mỹ trung bình tiết kiệm khoảng 1.500 USD mỗi năm nhờ chi phí nhiên liệu và bảo trì thấp hơn. Người tiêu dùng chuyển sang xe điện trước ngày 30/9 còn có thể nhận ưu đãi thuế lên đến 7.500 USD.

Thách thức chi phí và mục tiêu dài hạn

Tại châu Âu, nhóm PHOENIX thừa nhận việc trang bị thêm cảm biến cho pin chắc chắn khiến chi phí sản xuất ban đầu tăng. Bài toán đặt ra là cần chọn lọc 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 tạo ra bộ pin nhỏ hơn, nhẹ hơn, bền hơn, có thể vận hành trong hàng thập kỷ. "Kéo dài tuổi thọ pin và làm việc với xe điện thực sự thú vị. Điều quan trọng là kết hợp đúng các thành phần với nhau", ông Ziegler nhấn mạnh.

Trong bối cảnh nhiều quốc gia 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 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 dùng trên toàn cầu.