Trong giai đoạn “Kế hoạch 5 năm lần thứ 13”, việc sản xuất và bán các phương tiện sử dụng năng lượng mới của Trung Quốc đã tăng trưởng nhanh chóng, đứng đầu thế giới trong 5 năm liên tiếp.Dự kiến số lượng phương tiện sử dụng năng lượng mới sẽ vượt quá 5 triệu vào cuối năm nay.Đồng thời, tin vui tiếp tục đến từ Trung Quốc trong công nghệ cốt lõi của pin năng lượng mới.Chen Liquan, 80 tuổi, người đầu tiên trong ngành pin lithium của Trung Quốc, đã lãnh đạo nhóm của mình phát triển vật liệu pin mới.
Pin lithium nano silicon mới ra mắt, dung lượng gấp 5 lần pin lithium truyền thống
Chen Liquan, viện sĩ 80 tuổi của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, là người sáng lập ngành công nghiệp pin lithium của Trung Quốc.Vào những năm 1980, Chen Liquan và nhóm của ông đã dẫn đầu tiến hành nghiên cứu về chất điện phân rắn và pin thứ cấp lithium ở Trung Quốc.Năm 1996, ông lãnh đạo một nhóm nghiên cứu khoa học lần đầu tiên phát triển pin lithium-ion ở Trung Quốc, đi đầu trong việc giải quyết các vấn đề khoa học, công nghệ và kỹ thuật trong sản xuất quy mô lớn pin lithium-ion trong nước và hiện thực hóa quá trình công nghiệp hóa pin lithium-ion trong nước.
Tại Liyang, Giang Tô, Li Hong, học trò của Viện sĩ Chen Liquan, đã dẫn dắt nhóm của mình đạt được bước đột phá về nguyên liệu thô quan trọng cho pin lithium sau hơn 20 năm nghiên cứu kỹ thuật và sản xuất hàng loạt vào năm 2017.
Vật liệu cực dương nano-silic là vật liệu mới được họ phát triển độc lập.Dung lượng của pin nút được làm từ nó gấp 5 lần so với pin lithium than chì truyền thống.
Luo Fei, Tổng Giám đốc Công ty TNHH Công nghệ Vật liệu Pin Hàng đầu Tianmu.
Silicon tồn tại rộng rãi trong tự nhiên và có trữ lượng dồi dào.Thành phần chính của cát là silic.Nhưng để biến silicon kim loại thành vật liệu cực dương silicon cần phải có quá trình xử lý đặc biệt.Trong phòng thí nghiệm, không khó để hoàn thành quá trình xử lý như vậy, nhưng để chế tạo ra vật liệu cực dương silicon cấp tấn đòi hỏi rất nhiều nghiên cứu và thí nghiệm kỹ thuật.
Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu nano-silicon từ năm 1996 và bắt đầu xây dựng dây chuyền sản xuất vật liệu cực dương silicon vào năm 2012. Phải đến năm 2017, dây chuyền sản xuất đầu tiên mới được xây dựng và liên tục được điều chỉnh và sửa đổi.Sau hàng nghìn lần thất bại, vật liệu làm cực dương silicon đã được sản xuất hàng loạt.Hiện tại, sản lượng vật liệu cực dương silicon cho pin lithium-ion hàng năm của nhà máy Liyang có thể đạt 2.000 tấn.
Nếu vật liệu cực dương silicon là lựa chọn tốt để cải thiện mật độ năng lượng của pin lithium trong tương lai thì công nghệ pin thể rắn là giải pháp hiệu quả và được công nhận để giải quyết các vấn đề hiện tại như độ an toàn và tuổi thọ của pin lithium.Hiện nay, nhiều quốc gia đang tích cực phát triển pin thể rắn, nghiên cứu và phát triển công nghệ pin lithium thể rắn của Trung Quốc cũng đang theo kịp thế giới.
Tại nhà máy ở Liyang này, máy bay không người lái sử dụng pin lithium thể rắn do nhóm do Giáo sư Li Hong đứng đầu phát triển có phạm vi bay dài hơn 20% so với máy bay không người lái có cùng thông số kỹ thuật.Bí mật nằm ở chất liệu màu nâu sẫm này, chính là vật liệu catot thể rắn được Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc phát triển.
Năm 2018, việc thiết kế và phát triển hệ thống pin điện thể rắn 300Wh/kg đã được hoàn thành tại đây.Khi được lắp đặt trên xe, nó có thể tăng gấp đôi phạm vi di chuyển của xe.Năm 2019, Viện Khoa học Trung Quốc đã thành lập dây chuyền sản xuất thí điểm pin thể rắn ở Liyang, Giang Tô.Vào tháng 5 năm nay, sản phẩm đã bắt đầu được sử dụng trong các sản phẩm điện tử tiêu dùng.
Tuy nhiên, Li Hong nói với các phóng viên rằng đây không phải là pin hoàn toàn ở trạng thái rắn mà là pin bán rắn được liên tục tối ưu hóa trong công nghệ pin lithium lỏng.Nếu muốn ô tô có tầm hoạt động xa hơn, điện thoại di động có thời gian chờ lâu hơn và không ai có thể Để máy bay bay cao hơn và xa hơn thì cần phải phát triển pin thể rắn an toàn hơn và dung lượng lớn hơn.
Pin mới lần lượt ra đời và “Điện Trung Quốc” đang được xây dựng
Không chỉ Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhiều công ty cũng đang nghiên cứu các công nghệ, vật liệu mới cho pin năng lượng mới.Tại một công ty năng lượng mới ở Chu Hải, Quảng Đông, một chiếc xe buýt chạy điện đang sạc trong khu vực trình diễn sạc của công ty.
Sau khi sạc hơn ba phút, lượng điện còn lại tăng từ 33% lên hơn 60%.Chỉ trong 8 phút, xe buýt đã được sạc đầy, hiển thị 99%.
Liang Gong nói với các phóng viên rằng các tuyến xe buýt thành phố đã được cố định và quãng đường cho một chuyến khứ hồi sẽ không vượt quá 100 km.Sạc trong thời gian nghỉ ngơi của tài xế xe buýt có thể phát huy hết ưu điểm của việc sạc pin lithium titanate nhanh chóng.Ngoài ra, pin lithium titanate có thời gian chu kỳ.Ưu điểm sống lâu.
Trong viện nghiên cứu pin của công ty này, có một loại pin lithium titanate đã trải qua quá trình thử nghiệm chu kỳ sạc và xả từ năm 2014. Nó đã được sạc và xả hơn 30.000 lần trong sáu năm.
Trong một phòng thí nghiệm khác, các kỹ thuật viên đã trình diễn cho các phóng viên các thử nghiệm thả, chích kim và cắt pin lithium titanate.Đặc biệt sau khi kim thép xuyên qua pin thì không hề có hiện tượng cháy hay khói, pin vẫn có thể sử dụng bình thường., pin lithium titanate cũng có phạm vi nhiệt độ môi trường rộng.
Mặc dù pin lithium titanate có ưu điểm là tuổi thọ cao, độ an toàn cao và sạc nhanh nhưng mật độ năng lượng của pin lithium titanate không đủ cao, chỉ bằng một nửa so với pin lithium.Do đó, họ đã tập trung vào các kịch bản ứng dụng không yêu cầu mật độ năng lượng cao, chẳng hạn như xe buýt, phương tiện đặc biệt và nhà máy điện lưu trữ năng lượng.
Về mặt nghiên cứu, phát triển và công nghiệp hóa pin lưu trữ năng lượng, pin natri-ion do Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc phát triển đã bắt đầu con đường thương mại hóa.So với pin axit-chì, pin natri-ion không chỉ có kích thước nhỏ hơn mà còn có trọng lượng nhẹ hơn rất nhiều trong cùng dung lượng lưu trữ.Trọng lượng của pin natri-ion có cùng thể tích nhỏ hơn 30% so với pin axit chì.Trên xe điện tham quan tốc độ thấp, lượng điện tích trữ trong cùng một không gian tăng 60%.
Năm 2011, Hu Yongsheng, nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, người cũng học theo Viện sĩ Chen Liquan, đã lãnh đạo một nhóm và bắt đầu nghiên cứu và phát triển công nghệ pin natri-ion.Sau 10 năm nghiên cứu kỹ thuật, pin natri-ion đã được phát triển, đây là lớp cơ bản nhất trong quá trình nghiên cứu và phát triển pin natri-ion ở Trung Quốc và thế giới.và lĩnh vực ứng dụng sản phẩm đang ở vị trí dẫn đầu.
So với pin lithium-ion, một trong những ưu điểm lớn nhất của pin natri-ion là nguyên liệu thô được phân phối rộng rãi và rẻ.Nguyên liệu để sản xuất vật liệu điện cực âm là than đã rửa sạch.Giá mỗi tấn chưa đến một nghìn nhân dân tệ, thấp hơn nhiều so với giá hàng chục nghìn nhân dân tệ một tấn than chì.Một loại vật liệu khác là natri cacbonat cũng rất giàu tài nguyên và rẻ tiền.
Pin natri-ion không dễ cháy, có độ an toàn tốt và có thể hoạt động ở nhiệt độ âm 40 độ C.Tuy nhiên, mật độ năng lượng không tốt bằng pin lithium.Hiện tại, chúng chỉ có thể được sử dụng trong xe điện tốc độ thấp, nhà máy điện lưu trữ năng lượng và các lĩnh vực khác đòi hỏi mật độ năng lượng thấp.Tuy nhiên, mục tiêu của pin natri-ion là được sử dụng làm thiết bị lưu trữ năng lượng và hệ thống trạm lưu trữ năng lượng 100 kilowatt giờ đã được phát triển.
Về hướng phát triển trong tương lai của pin điện và pin lưu trữ năng lượng, Chen Liquan, học giả của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, tin rằng an toàn và chi phí vẫn là yêu cầu cốt lõi trong nghiên cứu kỹ thuật về pin điện và pin lưu trữ năng lượng.Trong trường hợp thiếu năng lượng truyền thống, pin lưu trữ năng lượng có thể thúc đẩy ứng dụng năng lượng tái tạo trên lưới điện, cải thiện mâu thuẫn giữa mức tiêu thụ điện cao điểm và thung lũng, đồng thời hình thành cấu trúc năng lượng xanh và bền vững.
[Nửa giờ quan sát] Khắc phục “điểm yếu” của phát triển năng lượng mới
Trong khuyến nghị của chính phủ trung ương về “Kế hoạch 5 năm lần thứ 14”, các phương tiện sử dụng năng lượng mới và năng lượng mới, cùng với công nghệ thông tin thế hệ mới, công nghệ sinh học, thiết bị cao cấp, thiết bị hàng không vũ trụ và hàng hải, được liệt kê là các ngành chiến lược mới nổi cần được tăng tốc.Đồng thời, chỉ ra rằng cần xây dựng động lực tăng trưởng cho các ngành công nghiệp mới nổi mang tính chiến lược và trau dồi công nghệ mới, sản phẩm mới, hình thức kinh doanh mới và mô hình mới.
Trong chương trình, chúng tôi thấy rằng các tổ chức nghiên cứu khoa học và các công ty công nghiệp đang sử dụng các con đường kỹ thuật khác nhau để khắc phục những “điểm yếu” trong việc phát triển năng lượng mới.Hiện tại, mặc dù sự phát triển của ngành năng lượng mới ở nước ta đã đạt được những lợi thế đi đầu nhất định nhưng nó vẫn phải đối mặt với những tồn tại trong phát triển và các công nghệ cốt lõi cần phải được đột phá.Những điều này đang chờ đợi những người dũng cảm leo lên bằng trí tuệ và vượt qua bằng sự kiên trì.
Thời gian đăng: 23-11-2023