Bất chấp sự phổ biến ngày càng tăng của các loại xe điện, nhiều người dùng vẫn e ngại trong việc chuyển đổi sang xe điện, một trong các lý do là cần nhiều thời gian để sạc một chiếc ô tô điện hơn là đổ xăng cho một chiếc xe thông thường. Trong khi đó, việc đẩy nhanh quá trình sạc có thể làm hỏng hoặc giảm tuổi thọ của pin.

Sạc nhanh là chìa khóa để tăng niềm tin và sự chấp nhận nói chung của người tiêu dùng đối với các loại xe điện. Phương pháp mới được các nhà khoa học phát triển gần đây sẽ cho phép sạc xe rất giống với việc đổ xăng tại một trạm xăng.

Sạc pin lithium-ion để cung cấp nhiên liệu cho xe điện là một hoạt động cân bằng tinh tế. Lý tưởng nhất là người lái xe muốn tăng tốc càng nhanh càng tốt để tiếp tục hành trình, nhưng với công nghệ hiện tại, việc tăng tốc quá trình sạc là một vấn đề nan giải. Khi pin lithium-ion đang được sạc, các ion lithium sẽ di chuyển từ một bên của thiết bị (cực âm) sang bên kia (cực dương). Bằng cách làm cho các ion lithium di chuyển nhanh hơn, pin được sạc nhanh hơn, nhưng đôi khi các ion lithium không di chuyển hoàn toàn vào cực dương. Trong tình huống này, kim loại lithium có thể tích tụ và điều này có thể gây ra hỏng pin sớm. Một vấn đề khác thường gặp là cực âm bị mòn và nứt. Tất cả những vấn đề này sẽ làm giảm tuổi thọ của pin và phạm vi hoạt động hiệu quả của xe, kéo theo đó là sự tốn kém và khó chịu cho người lái xe.

Một giải pháp cho câu hỏi hóc búa này là điều chỉnh giao thức sạc theo cách tối ưu hóa tốc độ đồng thời tránh hư hại cho nhiều loại thiết kế pin khác nhau hiện đang được sử dụng trên xe. Nhưng việc phát triển các giao thức tối ưu đòi hỏi một lượng lớn dữ liệu về cách các phương pháp khác nhau ảnh hưởng đến tuổi thọ, hiệu quả và độ an toàn của các thiết bị này. Thiết kế và tình trạng của pin, cũng như tính khả thi của việc áp dụng một giao thức sạc nhất định với cơ sở hạ tầng lưới điện hiện tại cũng là những biến số quan trọng.

Để giải quyết những thách thức này, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (Mỹ) đã sử dụng các kỹ thuật máy học kết hợp dữ liệu sạc để tạo ra các giao thức sạc độc đáo. Bằng cách nhập thông tin về tình trạng của nhiều loại pin lithium-ion trong chu kỳ sạc và xả của chúng, các nhà khoa học đã huấn luyện phân tích học máy để dự đoán tuổi thọ và cách thức mà các thiết kế khác nhau bị tác động trong quá trình sạc pin. Sau đó, nhóm nghiên cứu đưa dữ liệu đó trở lại phân tích để xác định và tối ưu hóa các giao thức mới và cuối cùng họ đã thử nghiệm trên pin thật.

Kết quả là các nhà nghiên cứu đã tăng đáng kể lượng năng lượng có thể đi vào tế bào pin trong một khoảng thời gian ngắn. Hiện tại, phương pháp cho phép sạc pin tới hơn 90% trong 10 phút mà không xảy ra hiện tượng tạo lớp mạ lithium hoặc nứt cực âm.

Việc sạc pin từ gần hết lên đến 90% chỉ trong 10 phút là bước đột phá so với các phương pháp hiện tại. Trong khi nhiều nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các phương pháp để đạt được loại sạc siêu nhanh tương tự, các nhà nghiên cứu cho rằng một lợi thế của mô hình học máy là nó liên kết các giao thức với quá trình vật lý của những gì đang thực sự xảy ra trong pin.

Các nhà nghiên cứu dự định sử dụng mô hình của họ để phát triển các phương pháp tốt hơn nữa và giúp thiết kế các loại pin lithium-ion mới được tối ưu hóa để sạc nhanh hơn. Chi tiết tham khảo tại:

American Chemical Society. “Super-fast electric car charging, with a tailor-made touch”. ScienceDaily. ScienceDaily, 22 August 2022. <www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220822130350.htm>.

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: https://imc.org.vn