Công nghệ Pin Graphene là gì?

Author: Admin
Cập nhật: 18/04/2025

Theo dõi Giaxeoto.vn trên

Các nhà khoa học Nga vừa tạo đột phá khi đưa công nghệ Pin Graphene đến khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp. Pin Graphene có nhiều ưu điểm vượt trội khiến công nghiệp xe điện có thể bước sang giai đoạn cạnh tranh mới.

Các nhà khoa học Nga tạo đột phá

Trong hoàn cảnh mà mỗi phần trăm dung lượng pin đều đáng giá như vàng hiện nay thì các nhà khoa học Nga đã tạo ra một bước đột phá. Đây hoàn toàn không phải là nói về tương lai, mà là hiện thực. Viện nghiên cứu Thép và Hợp kim Matxcova thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia (НИТУ МИСИС) đã giới thiệu một công nghệ khiến các hãng sản xuất pin hàng đầu thế giới như BYD và CATL của Trung Quốc phải lo lắng:

Công nghệ sản xuất pin Graphene ở qui mô công nghiệp. Tại thời điểm hiện tại, Nga là quốc gia duy nhất sở hữu công nghệ này.

Có thể hiểu đơn giản Graphene là loại vật liệu nano, được cấu tạo từ các nguyên tử carbon liên kết tuần hoàn theo sơ đồ lục giác. Ưu điểm của graphene là khả năng dẫn điện, chịu nhiệt tốt và hạn chế tổn hao năng lượng khi dòng điện chạy qua. Nó cũng có độ bền cao, linh hoạt và đàn hồi, đồng thời trong suốt và có thể được sử dụng để tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời. Graphene là vật liệu được mệnh danh là “phép màu của thế kỷ 21”: Độ bền cao hơn thép 200 lần, tính dẫn nhiệt tốt hơn đồng và dẫn điện tốt hơn bạc… Nhưng điều quan trọng nhất là graphene giúp tạo ra được loại pin có mật độ năng lượng cực cao. Hiện tại (năm 2025), người Nga đã tạo ra pin graphene với mật độ năng lượng đạt tới 350 Wh/kg, cao hơn 40% so với pin lithium-ion tốt nhất của hãng CATL.
Cách đây chỉ vài năm thôi, graphene vẫn rất khó trở nên phổ biến bởi sự phức tạp và giá thành cao trong sản xuất ở qui mô công nghiệp. Mặc dù việc tạo ra các mảnh hoặc tấm graphene nhỏ để nghiên cứu trong phòng thí nghiệm khá đơn giản, nhưng việc sản xuất hàng loạt lại là chuyện khác. Nếu không có những thách thức trong việc sản xuất hàng loạt một cách đáng tin cậy, thì loại vật liệu nano này có lẽ đã xuất hiện trong các sản phẩm công nghệ từ lâu rồi. Nghiên cứu về graphene tại MISIS được bắt đầu từ năm 2012, và đến năm 2024 đã có bước nhảy vọt về chất lượng và qui trình sản xuất ở qui mô công nghiệp, trong đó cấu trúc graphene được tạo ra bởi nhiều lớp để ngăn ngừa quá nhiệt, sử dụng chất điện phân phức hợp, quy trình sản xuất công nghiệp được tối ưu hóa nhằm giảm chi phí 30%...

Ưu điểm của Pin Graphene

Hiện nay ngành công nghiệp ô tô Nga đang thử nghiệm các loại pin mới trong xe điện Moskvich EV và Kama-1. Theo dữ liệu sơ bộ, quãng đường đi sau một lần sạc đầy là 650km ở nhiệt độ -20°C và 800km ở nhiệt độ trên 10°C – một giấc mơ đối với mùa đông nước Nga. Nhân tiện, các loại pin Lithium-ion hiện nay hầu như không thể sử dụng được ở các vùng viễn Bắc do hiệu ứng tự xả tăng rất cao ở nhiệt độ thấp.

Hãy so sánh các chỉ số chính giữa pin Graphene MISIS (Nga) với pin Lithium-ion tốt nhất của CATL (Trung Quốc):

- Mật độ năng lượng: 350 Wh/kg – 250 Wh/kg;

- Tuổi thọ (số chu kỳ sạc): 2000 – 1500;

- Tốc độ sạc (ở chế độ sạc tiêu chuẩn):  15 phút (90%) – 30 phút (80%);

- Giá thành: pin graphene của Nga thấp hơn 10%.

Ngoài ra, ở nhiệt độ -20°C, hiện tượng tự xả của pin MISIS chỉ là 7% so với 35-40% của các loại pin Lithium-ion hiện nay. Sau 1000 chu kỳ sạc, sự “chai pin” không vượt quá 5%. Đây là một cuộc cách mạng thực sự về năng lượng.

Các lô sản phẩm công nghiệp đầu tiên ​​sẽ được giao vào quý II năm 2025. Các hợp đồng đã được ký kết với: Rosnano (xây dựng các nhà máy ở Novosibirsk), KamAZ (Sản xuất xe buýt điện), Rosatom (Phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng).

Các nhà phân tích dự báo rằng đến năm 2030, pin Graphene của Nga sẽ chiếm 15% thị trường lưu trữ năng lượng của thế giới. Và quan trọng nhất, đó là sự độc lập, hoàn toàn không phụ thuộc vào các nhà cung cấp ở nước ngoài.

(Theo Hà Huy Thành)