Pin lithium-air thể rắn mới mở đường cho máy bay điện cỡ lớn — mật độ năng lượng gấp 4 lần pin lithium-ion truyền thống

Theo CleanTechnica, một startup có tên Air Energy đặt trụ sở tại Chicago (Mỹ) đang đẩy nhanh quá trình thương mại hóa công nghệ pin lithium-air thể rắn (solid-state lithium-air battery) dành cho máy bay điện. Công nghệ này hứa hẹn đạt mật độ năng lượng lên tới 2.000 Wh/kg — gấp khoảng 4 lần so với pin lithium-ion truyền thống, mở ra khả năng chế tạo máy bay điện cỡ lớn hơn với tầm bay xa hơn đáng kể.

Bước đột phá từ phòng thí nghiệm quốc gia Argonne

Air Energy được tách ra từ các nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Argonne National Laboratory) — một trong những cơ sở nghiên cứu năng lượng hàng đầu của Mỹ. Công nghệ pin lithium-air thực ra đã được nghiên cứu suốt nhiều thập kỷ, nhưng luôn vấp phải một rào cản lớn: lithium hydroxide hình thành trên cực dương (anode) trong quá trình hoạt động, gây suy giảm hiệu suất nghiêm trọng. Các nhà nghiên cứu tại Argonne đã xác định được vấn đề cốt lõi này từ năm 2013.

Phải đến năm 2023, nhờ sự hợp tác giữa Argonne và Viện Công nghệ Illinois (Illinois Institute of Technology), một giải pháp đột phá mới ra đời: chất điện phân thể rắn (solid electrolyte) được cấu tạo từ các hạt nano polymer gốm (ceramic polymer nanoparticles), sử dụng nguyên liệu giá rẻ và dễ tìm. Thiết kế này đã khắc phục được vấn đề tồn tại bấy lâu, đồng thời đạt được điều mà giới khoa học gọi là "phản ứng bốn electron ở nhiệt độ phòng" (four-electron reaction at room temperature).

Điểm đặc biệt của pin lithium-air là nó hoạt động bằng cách sử dụng oxy từ không khí xung quanh, không cần bình chứa oxy riêng biệt. Điều này giúp giảm đáng kể trọng lượng hệ thống — yếu tố sống còn trong ngành hàng không.

Mục tiêu kỹ thuật tham vọng

Air Energy đặt mục tiêu đạt mật độ năng lượng 2.000 Wh/kg, một con số ấn tượng khi so với mức 250–300 Wh/kg của các cell pin lithium-ion tốt nhất hiện nay. Để đưa công nghệ vào thực tế, công ty cần đáp ứng các yêu cầu của chương trình JOULES 1K — chương trình phát triển pin thế hệ mới do chính phủ Mỹ tài trợ — với ngưỡng tối thiểu 1.000 Wh/kg và 1.000 Wh/lít ở cấp hệ thống.

Gần đây, Air Energy đã hoàn thành vòng gọi vốn hạt giống (seed round) với số tiền vượt mức dự kiến. Danh sách nhà đầu tư bao gồm Resolute Venture Partners — quỹ từng đầu tư sớm vào Tesla và SpaceX, cùng với Illinois INVENT và các nhà đầu tư chiến lược do Mark Leslie, cựu CEO của Veritas Technologies, dẫn dắt. Công ty cũng đã giành được hợp đồng Phase II của chương trình JOULES 1K, cho phép triển khai sản xuất thử nghiệm quy mô pilot vào năm tới, kèm theo kế hoạch bay thử nghiệm trên drone.

Ý nghĩa với thị trường Việt Nam

Dù công nghệ pin lithium-air thể rắn vẫn còn ở giai đoạn đầu thương mại hóa, những bước tiến này mang nhiều hàm ý quan trọng cho Việt Nam. Thứ nhất, nếu pin lithium-air thành công trên máy bay điện, công nghệ tương tự hoàn toàn có thể được áp dụng cho xe điện mặt đất, giúp tăng phạm vi di chuyển lên gấp nhiều lần so với hiện tại.

Với VinFast đang nỗ lực mở rộng thị trường quốc tế và không ngừng cải tiến công nghệ pin, việc theo dõi xu hướng pin thế hệ mới là điều cần thiết. Mật độ năng lượng cao hơn đồng nghĩa với xe nhẹ hơn, chạy xa hơn, và giảm áp lực lên hạ tầng trạm sạc — vốn vẫn đang trong giai đoạn phát triển tại Việt Nam.

Ngoài ra, Việt Nam cũng đang đẩy mạnh ngành hàng không và logistics. Nếu máy bay điện trở thành hiện thực nhờ pin lithium-air, các tuyến bay ngắn trong nước hoặc dịch vụ vận chuyển hàng hóa bằng drone có thể được hưởng lợi trực tiếp.

Tổng kết

Công nghệ pin lithium-air thể rắn của Air Energy đánh dấu bước tiến quan trọng trong cuộc đua phát triển nguồn năng lượng cho máy bay điện. Với mật độ năng lượng mục tiêu gấp 4 lần pin lithium-ion và sự hậu thuẫn từ các nhà đầu tư uy tín, công nghệ này có tiềm năng thay đổi không chỉ ngành hàng không mà còn cả ngành xe điện toàn cầu trong những năm tới. Người dùng xe điện tại Việt Nam có thể theo dõi thêm thông tin về hạ tầng sạc xe điện tại TramSac.me.

Nguồn: CleanTechnica