Trong nỗ lực giải quyết bài toán an toàn cho xe điện, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Nam Kinh (Trung Quốc) đã công bố phát triển thành công loại vật liệu cách nhiệt mới cho pin lithium.
Đây được xem là bước tiến quan trọng trong việc kiểm soát hiện tượng thoát nhiệt, một trong những nguyên nhân chính dẫn đến các vụ hỏa hoạn nghiêm trọng trên xe điện hiện nay.
Vật liệu Silica Aerogel thế hệ mới chịu nhiệt gấp đôi
Theo báo cáo trên tờ Science and Technology Daily, nhóm nghiên cứu đã tập trung cải thiện nền tảng vật liệu silica aerogel để tạo ra các tấm cách nhiệt có khả năng chịu đựng ngưỡng nhiệt độ lên tới 1.300°C. So với các giải pháp aerogel truyền thống vốn thường chỉ duy trì hiệu quả ổn định ở mức 300°C và bắt đầu suy giảm công năng khi nhiệt độ đạt ngưỡng 650°C, vật liệu mới đã nâng giới hạn chịu nhiệt lên gấp hai lần.
Cấu trúc của loại vật liệu này bao gồm mạng lưới nano xốp với tỷ lệ không khí chiếm khoảng 99%. Đặc tính này giúp hạn chế tối đa khả năng dẫn nhiệt. Qua thử nghiệm thực tế, một tấm vật liệu dày 2,3mm khi tiếp xúc với nguồn nhiệt 1.000°C trong vòng 5 phút vẫn có thể giữ cho mặt đối diện duy trì nhiệt độ dưới mức 100°C. Khả năng cách nhiệt bảo vệ này có thể kéo dài liên tục trong tối đa 2 giờ đồng hồ.
Tối ưu hóa độ bền vật lý và quy trình sản xuất công nghiệp
Một trong những thách thức lớn nhất của vật liệu aerogel truyền thống là độ giòn, dễ nứt vỡ dưới tác động cơ học. Nhóm nghiên cứu đã khắc phục nhược điểm này bằng cách gia cố cấu trúc và điều chỉnh xúc tác, giúp vật liệu đạt độ đàn hồi nén hơn 90%. Khả năng này cho phép tấm cách nhiệt duy trì sự ổn định kết cấu ngay cả khi các cell pin liên tục giãn nở và co lại trong quá trình vận hành bình thường hoặc khi gặp sự cố.
Về khía cạnh thương mại, quy trình sản xuất cũng được tối ưu hóa thông qua công nghệ sấy CO₂ siêu tới hạn. Hiệu suất sản xuất được nâng cao đáng kể nhờ hệ thống thu hồi dung môi với tỷ lệ tái sử dụng ethanol đạt trên 99,5%, giúp cắt giảm hơn 50% chi phí vật liệu. Điều này tạo điều kiện thuận lợi để chuyển dịch từ quy mô phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp hàng loạt.
Ứng dụng thực tế và xu hướng công nghệ pin hiện nay
Hiện tại, công nghệ cách nhiệt này đã bắt đầu được áp dụng vào hệ thống pin của các đơn vị hàng đầu trong ngành xe điện và năng lượng như CATL, BYD, Xiaomi và Sungrow. Bên cạnh lĩnh vực ô tô, vật liệu aerogel mới còn mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ và các môi trường công nghiệp có nhiệt độ vận hành khắc nghiệt.
Sự xuất hiện của vật liệu cách nhiệt 1.300°C nằm trong dòng chảy chung của các bước tiến công nghệ pin toàn cầu. Song song với đó, ngành công nghiệp đang chứng kiến sự chuyển dịch sang pin natri-ion với chi phí thấp và tuổi thọ cao hơn. Đồng thời, các nhà sản xuất như Svolt (thuộc GWM) cũng đã bắt đầu thương mại hóa các bộ pin dành cho xe PHEV với dung lượng lên tới 80kWh, đánh dấu sự gia tăng mạnh mẽ về mật độ năng lượng cho dòng xe hybrid sạc điện.
TH (Otoxemay)
Ảnh minh họa
