Hình ảnh hàng dài xe điện (EV) cắm sạc tại các trạm dịch vụ khi tài xế kiên nhẫn chờ pin đầy đã trở nên quen thuộc. Dù một số mẫu xe mới có thể sạc trong khoảng 20 phút, nhưng đa phần vẫn mất nhiều thời gian hơn. Tuy nhiên, điều đó có thể sớm thay đổi khi các hãng công nghệ và ô tô đang phát triển hệ thống sạc siêu nhanh, có thể nạp đầy pin gần nhanh như việc đổ xăng cho xe chạy nhiên liệu hóa thạch.

Nếu thành công, công nghệ này có thể xóa bỏ một trong những rào cản lớn cuối cùng đối với việc phổ cập xe điện: Thời gian sạc quá lâu.

Một trong những hệ thống như vậy sẽ được hãng xe Trung Quốc BYD - nhà sản xuất xe điện lớn nhất thế giới, dự kiến giới thiệu tại Paris vào ngày 8-4 tới đây. Hệ thống gồm trạm sạc công suất 1.500kW dạng “drive-through” (trạm sạc cho xe chạy vào sạc trực tiếp), trông giống một cổng lớn phía trên xe, từ đó các dây sạc được hạ xuống để kết nối trực tiếp với phương tiện.

Khi sử dụng với mẫu xe cao cấp mới Denza Z9GT của BYD, pin “Blade Battery” dung lượng 122kWh có thể tăng từ 10% lên 70% chỉ trong 5 phút, và sạc đầy trong khoảng 9 phút.

Để sạc pin xe điện, dòng điện xoay chiều từ lưới điện phải được chuyển thành dòng điện một chiều - dạng điện mà pin sử dụng. Bộ sạc tích hợp trên xe chỉ phù hợp với việc sạc chậm tại nhà qua đêm. Với các lần sạc nhanh, cần tới thiết bị công suất lớn tại trạm công cộng, nơi điện được chuyển đổi trực tiếp từ lưới điện và nạp thẳng vào pin.

Tuy nhiên, pin lithium-ion, loại pin phổ biến trên xe điện, có giới hạn về tốc độ sạc. Khi sạc, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm để lưu trữ năng lượng. Khi tốc độ sạc quá cao, dòng ion có thể gặp “nút thắt”, đặc biệt tại cực âm, tạo ra điện trở và sinh nhiệt, có thể làm hỏng pin.

BYD cho biết pin Blade của hãng đã được thiết kế lại ở cấp độ phân tử để giúp ion di chuyển dễ dàng hơn. Các linh kiện pin mỏng hơn giúp giảm điện trở bên trong, cho phép tăng tốc độ sạc.

Để khai thác tối đa công nghệ này, BYD sẽ phải triển khai các trạm sạc 1.500kW mới. Hiện phần lớn trạm sạc nhanh trên thế giới chỉ hoạt động ở mức 100 - 350kW. BYD đặt mục tiêu lắp đặt hệ thống sạc mới trên toàn cầu và dự kiến có 20.000 trạm hoạt động tại Trung Quốc vào cuối năm nay.

Trong khi đó, công ty lưu trữ năng lượng Nyobolt - tách ra từ Đại học Cambridge (Anh) đang theo đuổi cách tiếp cận khác. Pin 35kWh của hãng, được lắp trên một mẫu xe thể thao nhẹ, có thể sạc từ 10% lên 80% trong chưa đầy 5 phút khi sử dụng trạm sạc nhanh 350kW hiện có.

Dù dung lượng pin nhỏ hơn so với tiêu chuẩn hiện nay, trọng lượng nhẹ của xe vẫn cho phép đạt tầm hoạt động khoảng 250km. Nyobolt cũng đang phát triển các phiên bản pin dung lượng lớn hơn.

Giống BYD, Nyobolt cải thiện tốc độ sạc bằng cách thiết kế lại điện cực. Cực âm của pin được làm từ một dạng oxit niobium -tungsten đặc biệt, giúp ion ra vào nhanh hơn và giảm hiện tượng nghẽn dòng.

Hiện Nyobolt đã cung cấp loại pin này cho các trung tâm dữ liệu, nơi cần hệ thống lưu trữ có khả năng sạc nhanh để cân bằng nhu cầu điện biến động lớn. Công ty cũng vừa ký thỏa thuận với Symbotic của Mỹ để trang bị pin sạc nhanh cho robot kho vận, giúp chúng hoạt động lâu hơn giữa các lần sạc.

Nyobolt cho biết đang đàm phán với nhiều hãng xe về việc ứng dụng công nghệ pin của mình.

Tuy nhiên, tốc độ sạc cao cũng có cái giá của nó. Việc sạc nhanh có thể khiến pin xuống cấp nhanh hơn so với sạc thông thường. Các kỹ sư đang tìm cách giải quyết vấn đề này.

Theo ông Sai Shivareddy, đồng sáng lập và giám đốc điều hành Nyobolt, pin của công ty đã vượt qua hơn 4.000 chu kỳ sạc nhanh, tương đương quãng đường khoảng 1 triệu km, trong khi vẫn giữ được hơn 80% dung lượng. BYD cũng cho biết pin Blade mới được thiết kế với độ bền cao hơn.

Nếu những công nghệ này được triển khai rộng rãi, việc ngồi chờ hàng chục phút tại trạm sạc có thể sớm trở thành quá khứ .