Anode silicon cải thiện tốc độ sạc và phạm vi lái xe. GM cho biết Mỹ có vị thế tốt để tích hợp chúng, General Motors cho biết tỷ lệ silicon trong pin EV dự kiến sẽ tăng theo từng năm. Cực dương silicon đang tiến xa hơn trong quá trình phát triển và thương mại hóa so với pin thể rắn. Các nhà sản xuất pin đang hướng tới mục tiêu tăng hàm lượng silicon để tăng phạm vi lái xe và giảm thời gian sạc.
Kích thước nhỏ hơn và phạm vi hoạt động và hiệu suất sạc tốt hơn, đó là mục tiêu mà mọi người trong ngành pin dường như đang theo đuổi. Các nhà sản xuất ô tô và công ty pin đang khám phá một số giải pháp tiềm năng để đạt được mục tiêu đó. Anode silicon sẽ là một cách để đạt được mục tiêu đó.
“Quá trình tiến hóa hướng tới cực dương silicon hiện đang bắt đầu”, George Cintra, giám đốc R&D pin tại General Motors, chia sẻ. “Bạn sẽ thấy nhiều silicon hơn được tích hợp vào pin EV vì nó cung cấp thêm phạm vi hoạt động và cũng giúp cho EV sạc nhanh hơn”, Cintra cho biết.
Trong pin EV, anode là điện cực nơi các ion lithium được lưu trữ khi pin được sạc. Nó thường bao gồm các vật liệu gốc graphite. Các chuyên gia cho biết vật liệu và thiết kế của anode ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của EV và việc sử dụng hàm lượng silicon cao hơn có thể cải thiện điều đó. Các anode chứa silicon đã xuất hiện trong vài năm qua nhưng với số lượng rất nhỏ. Bây giờ, con số đó sẽ tăng lên.
Khi được hỏi liệu xe điện GM có được trang bị cực dương silicon vào cuối thập kỷ này không, Cintra cho biết, “Chúng tôi chắc chắn muốn thấy điều đó. Chúng tôi có rất nhiều công nghệ khác đang cố gắng triển khai và silicon là một trong số đó.”
Anode silicon có thể giúp pin EV loại bỏ một số điểm kém hiệu quả mà việc sử dụng than chì mang lại. Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Science Direct, 50 đến 70% than chì thô bị mất khi nâng cấp lên than chì cấp pin, khiến quy trình trở nên kém hiệu quả, làm tăng nhu cầu vật liệu và khuếch đại các vấn đề về chuỗi cung ứng.
Silic là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn vì nó có thể cung cấp mật độ năng lượng tốt hơn và tăng tốc chu kỳ sạc và xả.
Giống như một số loại hóa chất pin mới nổi khác, việc mở rộng quy mô rất khó khăn vì nó đòi hỏi các quy trình chuyên biệt cao, chậm và tốn nhiều năng lượng và tài nguyên. Tuy nhiên, các nhà sản xuất pin đang nỗ lực đơn giản hóa các quy trình đó và họ đã đạt được một số thành công.
Năm ngoái, công ty khởi nghiệp pin Đài Loan ProLogium đã công bố tại Triển lãm ô tô Paris rằng cực dương composite silicon 100% của họ đã giúp họ đạt được mật độ năng lượng là 321 watt-giờ trên một kilôgam. Con số này cao hơn nhiều so với các tiêu chuẩn hiện tại của ngành là dưới 300 Wh/kg đối với các gói LFP và NMC. Theo các bài kiểm tra chứng nhận, gói 55 kWh cũng sạc từ 5% đến 60% trong 5 phút và 80% trong 8,5 phút. Nhà sản xuất pin tuyên bố rằng nó có thể giảm trọng lượng của xe hàng trăm kilôgam.
Một số công ty khởi nghiệp về pin của Mỹ, bao gồm Amprius, Group 14 và Sila Nanotechnologies, cũng đang chạy đua để phát triển cực dương silicon. Mercedes-Benz dự định sử dụng cực dương silicon của Sila trên xe điện G-Class.
Chúng cũng có thể giúp xe tải và xe SUV của GM trở nên hiệu quả hơn. Các mẫu xe như Chevy Silverado EV và GMC Hummer EV sử dụng pin 200+ kilowatt-giờ khổng lồ khiến chúng trở nên nặng nề và kém hiệu quả. Trong một thử nghiệm gần đây của Edmunds, GMC Sierra EV Denali đã đạt được phạm vi hoạt động ấn tượng là 506 dặm trong một thử nghiệm thực tế. Nhưng chiếc xe tải nặng 8.800 pound này chỉ đạt hiệu suất tệ hại là 48,1 kWh cho mỗi 100 dặm, hoặc 2,0 dặm cho mỗi kWh. Những cải tiến về mặt pin có thể giải quyết được vấn đề đó.
Cintra cho biết: “Khi các vật liệu mới xuất hiện, như anode silicon và catốt mới, kích thước pin sẽ thu nhỏ lại nhưng vẫn đảm bảo mật độ năng lượng vượt trội và thời gian sạc nhanh, quan trọng là giá pin sẽ giảm”.
Gia An