Blog - kiến thức

Công Nghệ Pin Thể Rắn Đột Phá: Xe Điện Chạy Xa Hơn 50% Nhờ Trí Tuệ Nhân Tạo

Trong bối cảnh nhu cầu sử dụng xe điện (EV) ngày càng tăng cao, các nhà khoa học đang không ngừng nghiên cứu để cải tiến công nghệ pin – yếu tố then chốt quyết định hiệu suất và độ an toàn của xe điện. Mới đây, các nhà nghiên cứu đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Skolkovo (Skoltech) và Viện Trí tuệ Nhân tạo AIRI đã đạt được bước tiến quan trọng trong lĩnh vực này với việc phát triển pin thể rắn thế hệ mới ứng dụng học máy và mạng thần kinh nhân tạo.

pin thể rắn

Pin thể rắn – Bước tiến vượt trội cho xe điện

Khác với pin lithium-ion truyền thống sử dụng chất điện phân dạng lỏng, pin thể rắn sử dụng chất điện phân rắn như gốm sứ hoặc các hợp chất vô cơ để dẫn ion lithium. Nhờ vậy, pin thể rắn có khả năng:

Tăng mật độ năng lượng vượt trội
Nâng cao độ an toàn, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ
Kéo dài tuổi thọ sử dụng
Rút ngắn thời gian sạc

Theo nhóm nghiên cứu, loại pin thể rắn cho xe điện mới này có thể giúp xe di chuyển xa hơn tới 50% mỗi lần sạc, một con số ấn tượng hứa hẹn thay đổi hoàn toàn cuộc chơi trong ngành xe điện.

Ứng dụng học máy trong phát triển vật liệu pin thể rắn

Điểm nổi bật trong nghiên cứu này chính là việc ứng dụng machine learning (học máy) và mạng thần kinh nhân tạo vào quá trình sàng lọc và phát triển vật liệu mới cho pin thể rắn.

Các nhà khoa học nhận định rằng việc cải thiện các thông số như mật độ năng lượng, tốc độ sạc và độ ổn định của pin phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu cấu thành, đặc biệt là chất điện phân rắn và các lớp phủ bảo vệ. Tuy nhiên, việc thử nghiệm từng loại vật liệu theo phương pháp truyền thống là quá chậm và tốn kém.

Bằng cách sử dụng mạng thần kinh đồ thị (Graph Neural Network – GNN), nhóm nghiên cứu đã có thể:

Tìm ra các vật liệu có khả năng dẫn ion cao
Đẩy nhanh tốc độ phân tích dữ liệu vật liệu
Rút ngắn thời gian nghiên cứu từ hàng năm xuống còn vài giờ

Mạng thần kinh nhân tạo giúp tìm ra lớp phủ bảo vệ hiệu quả

Một vấn đề quan trọng trong công nghệ pin thể rắn là làm sao bảo vệ chất điện phân rắn không bị phân hủy khi tiếp xúc với cực dương lithium kim loại và cực âm có tính oxy hóa mạnh. Nếu không có lớp phủ bảo vệ phù hợp, các phản ứng hóa học không mong muốn sẽ diễn ra, làm giảm hiệu suất pin và gây nguy cơ đoản mạch.

Nhờ vào AI và học máy, nhóm nghiên cứu đã xác định được nhiều vật liệu phủ tiềm năng giúp bảo vệ chất điện phân, trong đó có các hợp chất như:

Li₃AlF₆
Li₂ZnCl₄

Những vật liệu này có khả năng tăng độ ổn định hóa học khi tiếp xúc với điện cực, góp phần kéo dài tuổi thọ và hiệu năng của pin.

Ưu thế của chất điện phân rắn trong pin thể rắn cho xe điện

So với chất điện phân lỏng, chất điện phân rắn sở hữu nhiều lợi thế:

Không dễ bay hơi, hạn chế rò rỉ và cháy nổ
Cho phép sử dụng cực dương lithium kim loại, giúp tăng mật độ năng lượng
Có thể hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao

Chính vì những ưu điểm này, các hãng xe lớn trên toàn cầu như Toyota, BMW, Ford… đều đang đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ pin thể rắn cho xe điện, tuy nhiên vẫn bị giới hạn bởi khả năng tìm ra chất điện phân và lớp phủ phù hợp. Ứng dụng AI đã mở ra cánh cửa mới để vượt qua rào cản này.

Phát biểu từ nhóm nghiên cứu: AI có thể thay đổi cuộc chơi

Ông Artem Dembitskiy, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Skoltech và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết:

"Chúng tôi chứng minh rằng mạng thần kinh đồ thị có thể giúp tìm ra vật liệu pin thể rắn mới nhanh hơn hàng nghìn lần so với các phương pháp hóa lượng tử truyền thống."

Ông cũng nhấn mạnh rằng AI không chỉ là công cụ hỗ trợ, mà có thể trở thành cốt lõi trong quá trình thiết kế vật liệu pin thế hệ mới.

Pin thể rắn – Hướng đi tất yếu của ngành xe điện

Trong tương lai gần, khi pin thể rắn đạt đến mức thương mại hóa ổn định, thế hệ xe điện mới sẽ:

Chạy xa hơn gấp rưỡi
An toàn hơn khi sử dụng
Sạc nhanh hơn đáng kể
Ít cần bảo dưỡng hơn pin truyền thống

Ngoài ra, công nghệ này còn mở rộng tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị lưu trữ năng lượng quy mô lớn, hàng không, hàng hải, và các lĩnh vực công nghệ cao khác.

Tổng kết: AI – Cánh tay phải cho ngành công nghiệp pin thể rắn

Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo (AI) và vật liệu học đang tạo ra làn sóng cách mạng trong ngành công nghệ pin. Pin thể rắn cho xe điện, vốn là mục tiêu đầy tham vọng trong hơn một thập kỷ qua, nay đã tiến gần hơn bao giờ hết tới thực tế nhờ vào mạng thần kinh nhân tạo và học máy.

Không chỉ rút ngắn thời gian nghiên cứu, AI còn tăng độ chính xác, giảm chi phí thử nghiệm, và mở rộng không gian vật liệu vượt xa khả năng phân tích của con người. Trong vòng vài năm tới, chúng ta hoàn toàn có thể kỳ vọng vào những chiếc xe điện siêu bền, siêu nhanh và cực kỳ an toàn nhờ công nghệ pin thể rắn thông minh do AI dẫn dắt.