Trong các khối pin xe điện truyền thống, các cell pin kết nối với nhau thường thoái hóa không đồng đều, khiến một cell bị suy yếu có thể kìm hãm dung lượng sử dụng của toàn bộ hệ thống.
Nhằm giải quyết rào cản này, nhóm nghiên cứu tại đại học công nghệ Chalmers (Thụy Điển) đã phát triển kiến trúc pin mới tích hợp các công tắc điện tử, cho phép hệ thống quản lý ngắt kết nối các cell lỗi để dòng điện đi vòng qua những cell khỏe mạnh hơn.
Hình ảnh pin xe điện trong quá trình lắp ráp.
Cơ chế chuyển mạch thông minh giúp trì hoãn thay pin xe điện thêm 14 tháng
Theo nghiên cứu sinh tiến sĩ Albert Škegro, tác giả thứ nhất của công trình, giải pháp này giúp bộ pin chủ động thích ứng và tiếp tục vận hành thay vì bị gián đoạn bởi một điểm nghẽn duy nhất. Nhóm tác giả đã thực hiện 1.000 mô phỏng Monte Carlo cho từng kịch bản trên 20 mẫu xe điện đại diện từ 15 nhà sản xuất, qua đó chỉ ra rằng mức cải thiện tuổi thọ có xu hướng tăng theo điện áp và đặc biệt hứa hẹn trên xe tải điện hoặc ô tô du lịch đường dài.
Ở mô hình thử nghiệm với khối pin 80 kWh chạy 7.456 dặm (xấp xỉ 12.000 km) mỗi năm, thiết kế mới giúp trì hoãn thời điểm thay pin thêm khoảng 14 tháng so với mốc 10 năm thông thường. Phân tích kinh tế cho thấy hệ thống mang lại hiệu quả thuận lợi cho các khối pin lớn hơn 50 kWh, quãng đường di chuyển dưới 7.550 dặm (12.150 km) hàng năm và chi phí linh kiện bổ sung dưới 7,16%, khi tuổi thọ kéo dài cùng giá trị thanh lý cao hơn có thể bù đắp chi phí phần cứng.
Ngoài ra, công nghệ này còn giảm bớt yêu cầu sàng lọc khắt khe các cell pin tương đồng khi sản xuất, đồng thời mở ra cơ hội tái sử dụng pin xe điện đã loại biên cho các trạm lưu trữ năng lượng cố định. Dù mức tăng trên 20% đòi hỏi kiểm soát từng cell độc lập, các phiên bản thương mại trong tương lai nhiều khả năng sẽ điều khiển theo từng cụm cell nhằm tối ưu chi phí và giảm độ phức tạp phần cứng.
Pin xe điện bền bỉ hơn nhờ đột phá thiết kế mới.
Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications với sự hợp tác từ các đối tác công nghiệp như Scania và PHINIA. Dù đã vượt qua các thử nghiệm trên nguyên mẫu công nghiệp, công nghệ này vẫn cần trải qua kiểm tra dài hạn trên phương tiện thực tế trước khi có thể chính thức xuất hiện trên các dòng xe thương mại sản xuất hàng loạt.
An An (theo IE)
