video
Thư viện
Tài trợ
Cuộc chạy đua công nghệ để vượt qua pin lithium-ion
11 Oct, 2023
Argonne National Laboratory* (DuPage County, IL). Photo courtesy DiscoverDuPage.
Cuộc tấn công đối với ngành sản xuất pin: Thế hệ pin tiếp theo cần phải rẻ bằng một phần ba hiện nay.
Ông Don Hillebrand, từng làm trong ngành công nghiệp động cơ ở Mỹ, có một công việc rất hấp dẫn. Trong một nhà kho tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne kiên cố, vốn được trường Đại học Chicago xây dựng cho Dự án Manhattan, ông thực hiện công việc kiểm tra kỹ lưỡng xe hơi, xe tải và pin lithium-ion do nước ngoài sản xuất để khám phá bí mật công nghệ và chia sẻ kiến thức tìm được với Bộ Năng lượng – cơ quan thuê ông, và đối tác bạn bè của Bộ trong Ba công ty xe hơi lớn hàng đầu.
Các kỹ sư của ông đã tháo rời động cơ của một mẫu xe Honda mới nhằm khám phá công nghệ tiết kiệm năng lượng và sau đó áp dụng "kỹ nghệ đảo ngược" để chắc chắn rằng đã nắm được toàn bộ công nghệ. Họ cũng thực hiện công việc tương tự với pin lithium-ion, mặc dù hiếm khi họ tháo dỡ hoàn toàn cục pin ra. Khi làm như vậy, họ sẽ phải thực hiện trong căn phòng chống cháy nổ, ông Hillebrand vui vẻ nói.
Phần lớn công nghệ khoa học đằng sau những chiếc pin xuất phát từ Mỹ (trớ trêu thay, đến từ các phòng thí nghiệm của Exxon Mobil, tập đoàn dầu khí lớn nhất của Mỹ), nhưng lại được Sony của Nhật Bản thương mại hóa lần đầu tiên vào năm 1991. Mỹ hiện đang chạy đua để bắt kịp với Nhật Bản và Hàn Quốc, hai đối thủ phía trước, mặc dù Trung Quốc cũng là một đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ. "Những người châu Á đi trước chúng ta mười năm," ông Hillebrand cho biết.
Trong cuốn sách "The Powerhouse", tác giả Steve LeVine đã miêu tả cuộc chạy đua này là "cuộc chiến pin vĩ đại". Chiến thắng trong cuộc chiến này có thể không chỉ cách mạng hóa giao thông, mà còn có thể gây ra một cuộc khủng hoảng dầu mỏ lớn nhất mọi thời đại. Mỹ đã nổi lên từ chiến thắng trong một vài lĩnh vực; chẳng hạn, các nhà khoa học tại Argonne đã phát triển cực âm niken-coban-mangan được sử dụng trong các xe điện lai sạc điện (plug-in hybrid) của Chevy Volt. Nhưng mối quan tâm của Bộ Năng lượng lại bị chia rẽ, bởi vì Bộ vừa muốn phát triển loại pin có thể chấm dứt ngành công nghiệp dầu mỏ, nhưng đồng thời vẫn phải chăm lo cho các ngành công nghiệp năng lượng khác, đặc biệt là dầu mỏ và khí đốt tự nhiên.
Ông Hillebrand tin rằng phải nhiều thập kỷ nữa cho đến khi pin đánh bật dầu mỏ ra khỏi nhóm các nguồn năng lượng, đặc biệt là nếu giá dầu vẫn ở mức thấp. (Một trong những nhà khoa học cao cấp của ông, Amgad Elgowainy, lái một chiếc Volt, và cho biết rằng với giá xăng 2 USD một gallon, ông vẫn thích đổ đầy nhiên liệu hơn là sạc pin cho xe.)
Tuy nhiên, trong một bộ phận khác tại Argonne, được gọi là JCESR (Trung tâm hợp tác nghiên cứu dự trữ năng lượng), các nhà khoa học đang cố gắng tiến xa hơn pin lithium-ion để làm cho mức năng lượng của pin đặc hơn gấp năm lần (có nghĩa là pin nhỏ hơn và nhẹ hơn) với chi phí chỉ còn một phần năm. Các nhà khoa học thử nghiệm nhiều loại vật liệu khác nhau cho cực dương, cực âm và điện giải rồi chạy thử những phát hiện đó qua nhiều chu kỳ xả và nạp điện nhằm nỗ lực sản xuất pin an toàn hơn và hiệu quả hơn.
George Crabtree, giám đốc JCESR, cho biết một trong những phát hiện được ưa chuộng hiện nay là pin lithium-lưu huỳnh, mặc dù còn nhiều việc phải làm về vấn đề số chu kỳ sạc mà pin có thể chịu được. Mục đích là cho ra được pin xe chạy điện, chẳng cần biết dựa trên lithium hay không, với chi phí dưới 100 USD một kilowatt giờ, nhằm cung cấp năng lượng cho một chiếc xe được bán ra với giá 20.000 USD. Bất chấp những nỗ lực của Tesla, ông không tin rằng lithium-ion có thể đạt được yêu cầu đó. "Với giá dầu thấp như hiện tại thì giá pin thậm chí phải thấp hơn nữa để đem đến thay đổi," ông nói. Một số người cũng lo ngại rằng sản xuất lithium ở Nam Mỹ và những nơi khác có thể không đủ cung cấp cho một cuộc cách mạng giao thông. Nhưng nỗi sợ hãi cao điểm lithium có thể quá sớm như cao điểm dầu.
Quỳnh Anh
The Economist
* Site of the Advanced Photon Source X-ray project and one of the country's premier facilities for energy-related research and development. Visitors must be at least 16 years old. Tours by appointment.
Post a Comment