Sản xuất pin lithium-ion giá rẻ nhờ vào các lá kim loại 3D

Các công ty sản xuất pin đang chịu áp lực lớn từ các nhà sản xuất ô tô: phải cải thiện hiệu suất pin với chi phí thấp. Những công ty này đã thành công được phần nào. Theo tổ chức nghiên cứu BNEF, chi phí một gói pin đã giảm từ 780 USD xuống còn 139 USD mỗi kilowatt-giờ trong thập kỷ qua. Điều này tạo điều kiện cho xe điện nhanh chóng chiếm thị phần của các xe chạy bằng động cơ đốt trong.

Nhưng gần đây, đà giảm chi phí của dòng pin này chững lại, tiếp tục khiến xe điện trở nên đắt đỏ đối với đa số người tiêu dùng. Một startup có tên là Addionics đã nghĩ ra một giải pháp cho vấn đề này: tạo bộ thu dòng điện bằng tấm kim loại mỏng, một bộ phận thường bị bỏ qua.

Hiện nay, các bộ thu dòng điện hoạt động như những tấm nhôm mỏng thường được tìm thấy trong căn bếp của mỗi gia đình. Chúng phục vụ cho mục đích thu thập electron từ các hoạt chất, giúp lưu trữ ion để tạo ra năng lượng. “Công nghệ này vẫn chưa thay đổi nhiều trong suốt 30 năm qua,” Moshiel Biton, đồng sáng lập và CEO của Addionics, chia sẻ với trang tin TechCrunch.

Theo như vị CEO này, những tấm kim loại cần một chút thay đổi. “Sử dụng tấm kim loại mỏng để thu dòng điện không mới,” Biton nói, “nhưng rất ít người thành công trong việc thương mại hóa vật liệu này ở quy mô lớn.”

Trước đó cũng có những giải pháp liên quan đến bộ thu như đục lỗ hoặc sử dụng các vật liệu xốp. Startup có trụ sở tại Israel và Vương quốc Anh này lại phát triển một phương pháp mới: sử dụng các lá nhôm và đồng có hình gợn sóng, với viền là những lỗ nhỏ.

Các lá đồng được sử dụng làm bộ thu dòng điện cực âm. Addionics sử dụng điện để lắng đọng các ion đồng theo cấu hình phù hợp. Còn các lá nhôm được sử dụng để thu thập electron từ cực dương. Để tạo ra lá kim loại này, startup sử dụng phương pháp điện phân. Về cơ bản, cả hai phương pháp đều tương tự như những kỹ thuật được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn.

Thiết kế lượn sóng của Addionics tạo ra một bộ thu dòng điện ba chiều, giúp tăng cường bề mặt tiếp xúc của lá kim loại với các hoạt chất. Nhờ đó mà quá trình sản xuất trở nên dễ dàng hơn, hiệu suất được cải thiện và tuổi thọ pin được kéo dài gấp đôi, theo tuyên bố của công ty. Bộ thu này cũng có thể hoạt động tốt với thành phần hóa học của pin. Trong tương lai, Biton sẽ điều chỉnh các bộ thu của mình sao cho phù hợp với nhiều thành phần hóa học khác, nhờ đó hiệu suất được tăng lên.

Mới đây, startup đã huy động thành công 39 triệu USD trong vòng gọi vốn Series B do GM Ventures và Deep Insight dẫn đầu, với sự tham gia của Scania, nhà sản xuất xe thương mại đến từ Thụy Điển. Công ty dự định sử dụng nguồn tài trợ để tăng hiệu quả sản xuất và mở rộng thị trường, “để giảm thiểu rủi ro, thu thập thêm dữ liệu, thu hút sự chú ý, và tạo ra lộ trình thương mại hóa nhanh hơn,” Biton chia sẻ.

Đầu năm nay, Addionics thông báo rằng, họ đang lên kế hoạch xây dựng một nhà máy trị giá 400 triệu USD tại Mỹ, để sản xuất các bộ thu dòng điện bằng tấm kim loại mỏng. Động thái này cho phép các gói pin và xe điện sử dụng vật liệu này hưởng thêm các ưu đãi theo Đạo luật Giảm Lạm Phát của Mỹ.

Ngoài ra, Addionics cho biết, họ nhận được thư ý định (letter of intent) từ các nhà sản xuất ô tô Mỹ, trong đó có hai nhà sản xuất phụ tùng gốc (OEM).