Công nghệ keo khí (aerogel) mới giúp cải thiện khả năng chịu nhiệt của pin (Ảnh minh họa: CNC).
Theo tờ Science and Technology Daily, vật liệu này là tấm cách nhiệt nền silica aerogel, được thiết kế để làm chậm quá trình truyền nhiệt giữa các cell pin lithium-ion khi xảy ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt.
Trong trường hợp mất kiểm soát nhiệt ở pin xe điện, nhiệt độ của cell pin có thể tăng rất nhanh chỉ trong vài giây và lan sang các cell lân cận.
Trong thử nghiệm tiếp xúc với nhiệt độ 1.000°C trong 5 phút, tấm vật liệu dày 2,3mm vẫn giữ mặt đối diện ở mức dưới 100°C. Vật liệu này có thể duy trì khả năng cách nhiệt trong tối đa 2 giờ.
Các giải pháp sử dụng vật liệu aerogel trước đây thường chỉ hoạt động hiệu quả ở khoảng 300°C, thấp hơn mức 650-1.000°C thường xuất hiện khi cell pin bốc cháy. Phiên bản mới đã nâng ngưỡng chịu nhiệt từ 650°C lên 1.300°C.
Cấu trúc của vật liệu aerogel gồm mạng lưới nano xốp, với khoảng 99% là không khí, nên hạn chế dẫn nhiệt. Nhóm nghiên cứu đã tăng khả năng chịu nhiệt bằng cách gia cố cấu trúc này và điều chỉnh điều kiện xúc tác trong quá trình tổng hợp.
Để khắc phục nhược điểm giòn, vật liệu được thiết kế có thể nén đàn hồi hơn 90% mà vẫn giữ được độ ổn định kết cấu. Điều này phù hợp với điều kiện hoạt động của pin, khi các cell liên tục giãn nở và co lại.
Khó khăn trong sản xuất được giải quyết nhờ quy trình sấy CO₂ siêu tới hạn tối ưu hóa. Hiệu suất cũng được cải thiện thông qua thu hồi dung môi, với tỷ lệ tái sử dụng ethanol vượt 99,5%, giúp giảm hơn một nửa chi phí vật liệu.
Những thay đổi này đã cho phép chuyển từ giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp.
Vật liệu aerogel hiện được sử dụng trong hệ thống pin của CATL, BYD, Sungrow và Xiaomi. Ngoài xe điện, có thể ứng dụng vật liệu này trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và môi trường công nghiệp nhiệt độ cao.
Sự phát triển này diễn ra song song với các bước tiến khác trong công nghệ pin. Gần đây, pin natri-ion đang chuyển sang các hóa học cathode có chi phí thấp hơn và tuổi thọ dài hơn, trong khi Svolt của Great Wall Motor (GWM) đã bắt đầu sản xuất hàng loạt bộ pin PHEV dung lượng 80kWh, thuộc nhóm lớn nhất từng được công bố cho xe hybrid sạc điện.
Keo khí đã được phát hiện từ đầu những năm 30. Tuy nhiên, đến thập kỷ 70, người ta tập trung vào cao su và chất dẻo nhiều hơn, nên keo khí gần như bị quên lãng, mãi gần đây mới được quan tâm trở lại.
Vật liệu này có khả năng cách nhiệt và cách âm đặc biệt, đã được Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) sử dụng từ năm 1997 để bọc tàu “Sojourner”, tránh sự xâm nhập của nhiệt độ lạnh giá trên sao Hoả.
Trên Trái Đất, keo khí được nghiên cứu ứng dụng trong việc chế tạo những cửa sổ cách nhiệt.
