Đột phá pin lithium mới: Hơn 9.300 lần sạc vẫn hoạt động, mở cơ hội cho xe điện và lưới điện

Pin lithium kim loại. Ảnh minh họa: IE.

Một loại pin lithium-kim loại do Pure Lithium Corporation, công ty có trụ sở tại Chicago (Mỹ), phát triển vừa hoàn thành hơn 9.315 chu kỳ sạc - xả trong thử nghiệm phòng thí nghiệm.

Kết quả này có thể mở ra triển vọng ứng dụng công nghệ pin lithium-kim loại trong xe điện, trung tâm dữ liệu và các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện.

Pure Lithium công bố kết quả hôm 27/8, cho biết thử nghiệm được thực hiện trên mẫu pin sử dụng công nghệ Advanced Anode của công ty, với tốc độ sạc và xả 1C và độ sâu xả 100%.

Theo Pure Lithium, các cell pin gần như không bị suy giảm dung lượng đáng kể và vẫn tiếp tục thực hiện các chu kỳ sạc - xả trong phòng thí nghiệm. Công ty tuyên bố chưa có loại pin lithium-kim loại nào khác đang được phát triển đạt được kết quả tương đương trong cùng điều kiện thử nghiệm.

Pin lithium-kim loại vượt mốc 9.315 chu kỳ

Pin lithium-ion thương mại hiện nay thường có tuổi thọ khoảng 250-2.000 chu kỳ, tùy thuộc vào hóa học pin và mục đích sử dụng. Thành tích hơn 9.315 chu kỳ của Pure Lithium cao hơn hơn 4 lần so với mức cao nhất trong khoảng này.

Đáng chú ý, cell pin được xả hoàn toàn trong mỗi chu kỳ. Việc liên tục sử dụng toàn bộ dung lượng pin thường có thể đẩy nhanh quá trình xuống cấp, vì vậy kết quả trên đặc biệt đáng chú ý đối với những ứng dụng đòi hỏi pin phải được sạc và xả thường xuyên.

Pure Lithium cho rằng tuổi thọ kéo dài của pin có thể giúp giảm chi phí quy dẫn của hệ thống lưu trữ năng lượng (LCOS) - chỉ số phản ánh tổng chi phí để lưu trữ và cung cấp điện trong suốt vòng đời vận hành của một hệ thống.

“Các kết quả về độ bền chu kỳ của Pure Lithium có tính đột phá. Tuổi thọ chu kỳ là yếu tố quyết định lớn nhất đến chi phí quy dẫn của hệ thống lưu trữ năng lượng (LCOS). Tuổi thọ chu kỳ của Pure Lithium có tiềm năng giúp giảm LCOS tới 75%”, bà Emilie Bodoin, nhà sáng lập, Chủ tịch kiêm CEO Pure Lithium, cho biết.

Vượt qua rào cản lớn để thương mại hóa

Lithium từ lâu được xem là vật liệu đầy triển vọng cho pin nhờ trọng lượng nhẹ và khả năng cung cấp mật độ năng lượng cao hơn đáng kể so với graphite - vật liệu thường được sử dụng làm cực dương trong pin lithium-ion truyền thống.

Theo Pure Lithium, lithium-kim loại có mật độ năng lượng ở cực dương cao gấp 10 lần graphite. Việc thay thế graphite bằng lithium-kim loại về lý thuyết có thể giúp tăng gấp đôi mật độ năng lượng của pin, đồng thời giảm trọng lượng và chi phí.

Tuy nhiên, tuổi thọ chu kỳ thấp từ lâu vẫn là một trong những rào cản lớn nhất đối với việc thương mại hóa pin lithium-kim loại.

Quá trình sạc và xả lặp đi lặp lại có thể khiến các cell lithium-kim loại xuống cấp, khiến pin không thể duy trì hiệu suất trong thời gian dài.

Pure Lithium phát triển công nghệ Advanced Anode nhằm trực tiếp giải quyết vấn đề về độ bền này. Công ty tin rằng kết quả thử nghiệm mới có thể giúp pin lithium-kim loại thoát khỏi phạm vi những ứng dụng chuyên dụng vốn ưu tiên mật độ năng lượng cực cao, để tiến tới những thị trường rộng lớn hơn.

Kỷ lục trước đó

Kết quả mới đánh dấu bước tiến lớn so với thử nghiệm trước đây của Pure Lithium.

Tháng 1/2025, công ty từng công bố mẫu pin của mình đạt hơn 2.200 chu kỳ ở cùng tốc độ sạc - xả 1C và độ sâu xả 100%.

Mẫu pin khi đó vẫn duy trì hơn 80% dung lượng, trong khi cực dương được sử dụng ban đầu chỉ được thiết kế để đạt khoảng 1.000 chu kỳ.

Pure Lithium cho biết quá trình phát triển của họ không tập trung vào việc cải tiến riêng một bộ phận, mà hướng tới thiết kế lại toàn bộ hệ thống pin.

“Chúng tôi tiếp cận việc thương mại hóa pin lithium-kim loại từ những nguyên lý nền tảng. Thay vì chỉ tập trung vào một bộ phận, chúng tôi bắt đầu bằng việc tái thiết kế toàn bộ quy trình sản xuất pin lithium-kim loại, từ cực dương, chất điện phân, kiến trúc cell cho tới chuỗi cung ứng vật liệu”, bà Bodoin nói.

Theo bà, cách tiếp cận này nhằm đồng thời giảm chi phí và nâng cao hiệu suất, qua đó biến pin lithium-kim loại từ một công nghệ nhiều tiềm năng thành một sản phẩm có khả năng thương mại hóa thực tế.