Pin thể rắn đang nổi lên như một bước nhảy vọt tiếp theo trong công nghệ năng lượng, với tiềm năng thay đổi cách cung cấp năng lượng cho thế giới. Loại pin này đã được coi là tương lai của ngành công nghiệp năng lượng nhờ khả năng sạc nhanh chóng chỉ trong vài phút và tuổi thọ dài hơn đáng kể so với pin lithium-ion hiện tại.
Giáo sư Cengiz S. Ozkan, đồng tác giả chính của nghiên cứu về pin thể rắn, cho biết rằng những phát triển gần đây đã đưa công nghệ này ngày càng tiến gần hơn đến hiện thực. Trong bài đánh giá mới nhất của nhóm nghiên cứu, các nhà khoa học đã trình bày những thành tựu hiện tại và những bước tiếp theo cần thiết để đưa pin thể rắn vào sử dụng hàng ngày.
Pin thể rắn hoạt động dựa trên nguyên lý tương tự như pin lithium-ion, nhưng chúng sử dụng vật liệu rắn như gốm, polyme hoặc các hợp chất gốc sulfide thay vì chất lỏng dễ cháy để di chuyển các ion lithium. Sự thay đổi này không chỉ loại bỏ hoàn toàn nguy cơ cháy nổ liên quan đến pin lithium-ion truyền thống, mà còn cho phép sử dụng kim loại lithium nguyên chất làm cực dương. Nhờ đó, pin thể rắn có thể nhẹ hơn, có dung lượng cao hơn và tuổi thọ dài hơn đáng kể.
Một trong những ưu điểm nổi bật của pin thể rắn là tốc độ sạc nhanh chóng. Các thiết kế pin thể rắn mới nhất có thể đạt mức sạc 80% chỉ trong 12 phút, thậm chí chỉ mất 3 phút. Không chỉ vậy, pin thể rắn còn có tuổi thọ dài hơn, có thể duy trì hơn 90% dung lượng ngay cả sau 5.000 chu kỳ sạc. Điều này làm giảm đáng kể thời gian và chi phí liên quan đến việc thay thế pin.
Tuy nhiên, việc thương mại hóa pin thể rắn vẫn còn nhiều thách thức. Một trong những rào cản chính là chi phí sản xuất cao và khó khăn khi sản xuất ở quy mô lớn. Các vấn đề về giao diện, nơi các lớp rắn gặp nhau, vẫn ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của pin. Để vượt qua những thách thức này, cần có những đột phá khoa học cơ bản cũng như đầu tư lớn vào nghiên cứu và phát triển.
Nhiều công ty lớn như Toyota, Samsung, QuantumScape và Solid Power đang tích cực đầu tư vào nghiên cứu và phát triển pin thể rắn. Tuy nhiên, các chuyên gia ước tính rằng vẫn cần thêm nhiều năm nữa để công nghệ này có thể tiếp cận được với người tiêu dùng đại chúng. Bên cạnh đó, việc phát triển pin thể rắn cũng đòi hỏi kỹ thuật chế tạo cẩn thận để đảm bảo hiệu suất và tính bền vững.
Một trong những lợi ích tiềm năng khác của pin thể rắn là khả năng tái chế tốt hơn so với pin lỏng. Tuy nhiên, nhiều hóa chất điện phân rắn vẫn thiếu các giải pháp phục hồi bền vững. Do đó, để thực sự khai thác được tiềm năng của pin thể rắn, ngành công nghiệp cần tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu cơ bản và ứng dụng để hiểu rõ hơn về đặc tính và triển khai công nghệ này một cách hiệu quả.
QuantumScape và Solid Power đang là những cái tên nổi bật trong lĩnh vực pin thể rắn, với những phát triển đáng kể trong thời gian gần đây. Cùng với sự hỗ trợ từ các công ty lớn như Toyota và Samsung, tương lai của pin thể rắn đang trở nên ngày càng hứa hẹn.
