Pin thể rắn: Cấu tạo và ưu điểm nổi trội

Pin thể rắn đang là một trong những loại pin sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội và được dự đoán sẽ trở thành một trong những bước đột phá mới, có thể thay thế hoàn toàn các công nghệ pin cũ trong tương lai. Vậy công nghệ pin thể rắn có gì đặc biệt? Có những ưu nhược điểm nào? Cùng GreenCharge khám phá ở bài viết sau đây.

Pin thể rắn và pin lithium ion có sự khác biệt nào?

Pin thể rắn được dùng để chỉ loại pin có hai thành phần là điện cực và chất điện phân đều ở trạng thái rắn. Các thành phần này đóng vai trò thay thế cho chất lỏng hoặc Polyme để dẫn các ion thường thấy ở loại pin Li-ion hoặc pin Li-ion Polyme.

Pin thể rắn được ứng dụng công nghệ hoàn toàn mới, các chuyên gia nhận định rằng loại pin này sẽ có xu hướng phát triển cực kỳ nhanh chóng trong tương lai bởi chúng có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ô tô, xe máy, tàu thuyền hay máy bay,…Loại pin này thậm chí còn được ứng dụng trong các phương tiện thuộc lĩnh vực quân sự, và có khả năng thay thế pin Lithium ion trong tương lai.

Vậy sự khác biệt giữa pin Lithium-Ion và pin thể rắn là gì? Các công bố về pin Lithium-Ion cho thất cơ chế hoạt động của loại pin này là cho phép các Ion Lithium vượt qua hàng rào điện phân giữa cực dương và cực âm của pin. Chất điện phân của pin Lithium Ion thường là một chất lỏng, có nhiệm vụ ngăn cách hai điện cực trong pin. Ngược lại, đối với pin thể rắn thì chất điện phân lại ở dạng thể rắn để điều chỉnh các Ion Lithium.

Ngày nay, có rất nhiều loại pin thể rắn khác nhau được ra đời, tùy theo nhà sản xuất mà các vật liệu được sử dụng để làm cực âm, cực dương và chất ddienj phân rắn hữu cơ hay vô cơ sẽ khác nhau. Trong đó, một số thành phần được nghiên cứu và được chọn để sử dụng trong tương lai phổ biến là Oxit, polyester, polyurethane, gốc nitrile, Phốt-phát, sulfur,…

Pin thể rắn và cách thức hoạt động

Cách thức hoạt động của loại pin này cũng khá đơn giản. Pin thể rắn có hai điện cực là Anot (-) và Cathot (+), được làm bằng các vật liệu có khả năng dẫn điện. Bên trong hai điện cực và đóng vai trò ngăn cách đó chính là chất điện phân chứa các hạt ion mang điện.

Chất điện phân này sẽ cho phép các ion di chuyển qua, sau đó kết hợp với cực ấm hoặc cực dương tùy theo quá trình sạc hay quá trình phóng điện. Các phản ứng  hóa học này sẽ giúp pin tạo ra dòng điện, từ đó cung cấp năng lượng phục vụ cho việc hoạt động của các thiết bị.

Đánh giá ưu nhược điểm của pin thể rắn

Công nghệ pin thể rắn được xem là công nghệ pin của tương lai. Vậy ưu điểm vượt trội của loại pin này là gì? Có nhược điểm nào hay không? GreenCharge sẽ giúp bạn trả lời thắc mắc trên ngay sau đây.

3 ưu điểm vượt trội mà pin thể rắn mang lại

• Trọng lượng nhẹ hơn, thiết kế nhỏ gọn hơn: công nghệ hiện đại đã giúp pin thể rắn có khả năng cung cấp mật động năng lượng cao hơn nhiều so với công nghệ pin Lithium Ion, tức là pin trạng thái rắn sẽ vừa có thiết kế nhỏ gọn hơn, trọng lượng nhẹ hơn và năng lượng điện cung cấp ra cũng nhiều hơn. Đây cũng chính là ưu điểm vượt trội của pin thể rắn mang đến với các nhà sản xuất luôn đặt nặng yếu tố trọng lượng pin lên hàng đầu khi sử dụng cho các phương tiện di chuyển. Trọng lượng pin càng nhỏ thì xe điện, tàu thuyền bay máy bay có thể tiết kiệm được diện tích khoang chứa mà vẫn có đủ năng lượng để thực hiện các nhu cầu cần thiết.
• Thời gian sạc pin nhanh chóng: ưu điểm thứ hai phải nhắc đến đó chính là thời gian sạc của pin thể rắn cực kỳ nhanh chóng. Theo lý thuyết mà các thuyết nghiên cứu lượng tử cung cấp, pin thể rắn có thể sạc đầy ngay lập tức nhờ vào mật độ năng lượng và sự ổn định điện hóa trong cấu tạo của pin. Kết quả trong các buổi thử nghiệm cũng cho thấy rằng, pin thể rắn có thể sạc nhanh hơn hẳn so với các công nghệ pin hiện tại mà vẫn đảm bảo độ an toàn cao.
• Quá trình sử dụng an toàn hơn: so với các loại pin hiện đang được sử dụng phổ biến trên thị trường, pin thể rắn được các chuyên gia đánh giá cao về sự an toàn và độ thân thiện với môi trường hơn. Chẳng hạn, với pin Lithium Ion, chất điện phân lỏng có trong pin sử dụng các nguyên liệu như Lithium và Loban, vừa hiếm, vừa đắt đổ, lại dễ bay hơi và tạo ra cháy nổ, gây nguy hiểm cho người sử dụng. Bên cạnh đó, chất điện phân này cũng không được phép tiếp xúc với không khí. Ngược lại, pin thể rắn lại sử dụng các chất điện phân dạng rắn, hạn chế tối đa khả năng cháy nổ, không gây bắt lửa nên hệ số an toàn cao hơn hẳn. Pin thể rắn cũng yêu cầu ít hệ thống an toàn hơn so với pin Lithium Ion. Việc loại bỏ đi các thiết  bị điện tử bổ sung vừa giúp pin nhỏ gọn hơn, trọng lượng pin nhẹ hơn và còn giúp tăng mật độ năng lượng của pin.

Nhược điểm của dòng pin thể rắn

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội mà pin thể rắn mang lại, dòng pin này vẫn còn một số nhược điểm chưa khắc phục được như:

• Chưa sản xuất được pin thể rắn với quy mô lớn: do công nghệ pin thể rắn là công nghệ mới, có sự phức tạp cao nên hiện tại vẫn chưa có phương án sản xuất hàng loạt phù hợp.
• Vẫn có khả năng gây mất an toàn: công nghệ pin thể rắn vẫn chưa hoàn chỉnh để thương mại hóa, do đó vẫn còn khả năng gây nguy hiểm.

Khám phá tiềm năng phát triển của pin thể rắn

Tuy vẫn còn có nhược điểm, nhưng với ưu điểm vượt trội mà pin thể rắn mang lại, loại pin này đã và đang được cân nhắc sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống con người. Pin thể rắn cũng được kỳ vọng sẽ mang đến sự thay đổi vượt trội cho ngành công nghiệp xe điện, bởi nếu ứng dụng pin này, xe điện sẽ được thu gọn và mở rộng hơn về diện tích, giảm trọng lượng của xe xuống mức tối thiểu. Bên cạnh đó, pin thể rắn còn giúp thời gian sạc xe điện ngắn lại, đảm bảo vệ độ an toàn và tin cậy trong quá trình sử dụng.

Một nghiên cứu đáng chú ý trong thời gian gần đây về pin thể rắn đó chính là thí nghiệm làm pin thể rắn từ muối của một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Nottingham (Vương quốc Anh) và 6 cơ quan nghiên cứu khác của Trung Quốc công bố. Với việc dùng muối rắn thay thế cho cả chất điện phân và chất phân tách. Nếu thí nghiệm thành công thì đây sẽ là một bước tiến vượt bậc cho việc sản xuất pin thể rắn, đồng thời giúp giảm giá thành sản xuất và còn thân thiện với môi trường.

Nhận thấy những tiềm năng và ưu điểm vượt trội mà pin thể rắn mang lại, vào tháng 03/2021, nhà sản xuất xe máy và ô tô điện Vinfast đã ký kết biên bản hợp tác chiến lược với Prologium (Đài Loan). Đây là công ty đầu tiên trên thế giới có dây chuyền thử nghiệm ứng dụng công nghệ pin thể rắn trong lĩnh vực ô tô. Điều này vừa là bước đi chiến lược để Vinfast tự chủ công nghệ pin thể rắn cho các dòng xe điện, vừa là tiền đề để nghiên cứu, phát triển thêm các dòng xe điện hiện đại và thông minh hơn trong tương lai.

Tự hào là một trong những đơn vị đã có hơn 10 năm kinh nghiệm cung cấp giải pháp sạc xe điện tại nhà, có đội ngũ nhân viên dày dặn kinh nghiệm, luôn hỗ trợ và tư vấn tận tình, GreenCharge sẽ giúp bạn cảm thấy hài lòng và thuận tiện nhất trong quá trình sử dụng dòng xe xanh. Greencharge cũng là đơn vị phân phối, cung cấp các loại sạc điện của xe Vinfast và nhiều thương hiệu nổi tiếng khác trên toàn thế giới, cam kết cung cấp những sản phẩm chất lượng với giá thành phải chăng nhất.

Nếu bạn đang có nhu cầu tìm hiểu rõ hơn về pin thể rắn hay có bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ ngay với GreenCharge để được hỗ trợ nhanh chóng nhé.