Theo Hiệp hội ô tô Mỹ AAA, trung bình mỗi ngày một người dân đi khoảng 30 dặm (tương đương 48 km) nhưng nhiều người vẫn đắn đo có nên mua những chiếc ô tô điện khi mà chúng chỉ có thể đi xa gấp ba lần khoảng cách đó với một lần sạc. Chính sự e dè này là một trong những nguyên nhân khiến xe chạy bằng xăng vẫn thống trị trên thị trường. Tuy nhiên một nhóm các nhà khoa học đang nghiên cứu để có thể phát triển ngành ô tô điện nhằm giảm bớt những lo ngại này.
Bà Mareike Wolter, Giám đốc dự án Hệ thống lưu trữ năng lượng di động của tổ chức Fraunhofer-Gesellschaft ở Dresden, Đức cùng với đồng nghiệp nghiên cứu cho ra một loại pin có thể cung cấp đủ năng lượng cho một chiếc ô tô điện đi được quãng đường dài khoảng 620 dặm (tương đương 1.000 km) sau khi sạc đầy.
Bà Wolter cho biết dự án này đã được khởi động cách đây ba năm khi các nhà nghiên cứu đến từ Fraunhofer, công ty hệ thống kỹ thuật ứng dụng ThyssenKrupp và công ty kỹ thuật ô tô IAV bắt đầu thảo luận về việc làm thế nào có thể cải thiện mật độ năng lượng của pin lithium trên ô tô. Họ bắt tay vào nghiên cứu những chiếc xe ô tô chạy hoàn toàn bằng điện phổ biến đầu tiên của Tesla.
Mẫu xe mới nhất của Tesla, Model S 100D được trang bị một bộ pin 100 Kw được cho là có khả năng đi 335 dặm (540 km). Bộ pin này khá lớn, dài khoảng 4,9 m, rộng 1,8 m và dày 12 cm. Nó chứa hơn 8.000 pin lithium-ion, mỗi pin được đóng gói riêng trong một vỏ bọc hình trụ cao khoảng 6 đến 7 cm và rộng khoảng 2 cm.
Tesla, Model S 100D
Bà Wolter đã chia sẻ: “Chúng tôi nghĩ nếu chúng ta có thể sử dụng không gian giống như pin của Tesla nhưng cải thiện mật độ năng lượng thì xe có thể đi được 1.000 km. Điều đó thật tuyệt vời. Để làm được điều này cần phải tinh chế các vật liệu bên trong pin để nó có thể lưu trữ được nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên cũng còn một cách khác nữa đó là cải thiện toàn bộ thiết kế của hệ thống.”
Gần 50% pin được dành cho các bộ phận như vỏ, cực dương, cực âm của pin và chất điện phân – chất lỏng vận chuyển các hạt mang điện. Cần phải có thêm không gian bên trong xe để nối các bộ pin vào hệ thống điện của xe.
Bà Wolter nói thêm ” Có quá nhiều không gian bị lãng phí. Trong hệ thống có rất nhiều thành phần không hoạt động và chúng tôi nghĩ đó chính là vấn đề.”
Các nhà khoa học đã quyết định thiết kế lại toàn bộ hệ thống.
Hình ảnh minh họa công nghệ pin mới được xếp chồng giống như ram giấy.
Để làm được điều đó, họ đã tháo bỏ vỏ bọc pin đi và thiết kế chúng mỏng lại ở dạng tấm thay vì dạng hình trụ. Tấm kim loại của họ được phủ một vật liệu tích năng lượng làm từ bột gốm trộn với chất kết dính polyme. Một mặt là cực âm, mặt còn lại là cực dương.
Các nhà nghiên cứu xếp chồng các tấm điện cực lưỡng cực lên nhau, giống như những tờ giấy được xếp trong một ram, ở giữa những tấm điện cực là các lớp điện phân mỏng và một vật liệu có khả năng ngăn không cho điện tích thoát khỏi toàn bộ hệ thống.
” Ram giấy” này được đóng thành một bộ có diện tích khoảng 1 mét vuông, có các kết nối ở mặt trên và dưới để kết nối với hệ thống điện của xe.
Các nhà nghiên cứu cho biết mục tiêu của dự án là xây dựng một hệ thống pin phù hợp với không gian giống như trên xe của Tesla hoặc các ô tô điện khác.
Bà Wolter nói: “Chúng tôi có thể đặt nhiều điện cực hơn để lưu trữ năng lượng trong cùng một không gian”.
Bà cũng cho biết thêm rằng mục tiêu của các nhà nghiên cứu là sớm cho ra một hệ thống như vậy để sẵn sàng thử nghiệm trên xe hơi vào năm 2020.
Diễm Hằng
