Tại sao pin là yếu tố làm chậm sự phát triển của công nghệ?

Công nghệ ngày càng phát triển. Laptop ngày một mỏng hơn, cấu hình mạnh hơn; smartphone ngày một đa dụng, chụp ảnh, quay phim đẹp hơn; máy tính bảng đóng vai trò không thể thay thế trong mỗi gia đình,...

Thế nhưng công nghệ về pin lại chưa có được bước tiến đáng kể nào trong suốt hàng thập kỷ qua. Một vài hãng sản xuất lớn như Duracell đang bắt đầu phát triển công nghệ pin "sạch", thân thiện với môi trường, và hứa hẹn sẽ có hiệu năng "khủng". Thế nhưng tất cả vẫn chỉ dừng lại ở mặt ý tưởng, khiến người dùng công nghệ trên toàn thế giới chỉ biết dùng những viên pin Lithium-ion được thương mại hóa lần đầu tiên vào năm 1991 - và cho đến nay vẫn "không thể thay thế".

Một vấn đề lớn đó là những viên pin này dù đóng vai trò hết sức quan trọng, nhưng cũng chính là rào cản khiến ngành công nghệ không thể tiến đi quá xa, tới những nấc thang mới.

Vấn đề lớn của pin Lithium-ion

Hãy bắt đầu bằng cách nhìn lại từ "gốc rễ" của vấn đề. Trước khi pin Lithium-ion được biết đến, là thời kỳ "thống trị" của pin Nickel-cadmium suốt những năm đầu thập niên 90. Tuy nhiên ngay từ sau khi xuất hiện, pin Lithium-ion nhanh chóng trở thành sự lựa chọn số 1 vì mật độ năng lượng bên trong tăng gấp đôi so với tiêu chuẩn, có chi phí bảo trì thấp, và khả năng tự xả.

So với các dòng pin đời cũ, Lithium-ion ưu thế hơn nhờ sử dụng chất điện phân chứa đầy muối Lithium - chất liệu nhẹ nhất trong số tất cả các kim loại, nhưng có thể ích trữ được năng lượng rất lớn trong một diện tích rất nhỏ.

Mặc dù có một số nhược điểm như dễ gây cháy nổ và yêu cầu mạch được bảo vệ kỹ càng, pin Lithium-ion vẫn hoạt động tương đối hiệu quả trong hàng chục năm nay, và một số người thậm chí đã tuyên bố rằng đây là công nghệ pin "lý tưởng".

Tuy nhiên cũng chính bởi sự chủ quan này, mà các nhà sản xuất chỉ tập trung vào việc đẩy mạnh kích thước của viên pin, chứ không đi tìm một công nghệ mới. Và đây chính là nơi mà vấn đề bắt đầu, khi công nghệ ngày nay phát triển quá nhanh và pin Lithium-ion không thể đáp ứng được những tiêu chuẩn mà chúng ta đề ra.

Pin Lithium-ion đang làm chậm sự phát triển của công nghệ?

Ví như smartphone - thiết bị đã quá phổ biến hiện nay, đang sử dụng một lượng điện đáng kể từ pin Lithium-ion và liên tục được sạc lại hàng ngày.

Hiển nhiên theo định luật bảo toàn khối lượng thì pin Lithium-ion sẽ không không bị hao hụt sau một thời gian sử dụng. Tuy nhiên, do việc thiết kế chất liệu hai đầu cực khiến cho quá trình hóa học diễn ra ở hai đầu khi có các ion di chuyển tới, làm chúng không di chuyển theo chu kỳ mầ dừng lại và bám lên hau cực đó. Dần dần các ion bị mất đi khá nhiều, khiến cho việc mang các hạt electron bị giảm đi khiến cho pin bị chai, và hao hụt nhanh chóng khi sử dụng.

Hiện pin Lithium-ion có tuổi thọ trung bình chỉ từ vài năm, nhưng nếu không có loại pin mới để kéo dài tuổi thọ pin, chu kỳ phát triển điện thoại sẽ nhanh hơn, và sức mạnh xử lý của các linh kiện được nâng cấp có thể làm cho tình hình trở nên tồi tệ (vì hiệu năng mạnh hơn dẫn đến tiêu thụ năng lượng nhiều hơn).

Bên cạnh smartphone, một lĩnh vực khác cũng đang chịu sự ảnh hưởng từ pin Lithium-ion là xe điện. Xe điện về cơ bản khắc phục được những vấn đề "cố hữu" trên các dòng xe chạy xăng, đó là bảo vệ môi trường và sử dụng nguồn năng lượng có thể tái chế. Tuy nhiên việc Lithium-ion còn quá nhiều nhược điểm như không thể sạc nhanh, dễ dàng bị chai, lại đối mặt với nguy cơ cháy nổ cao,... khiến nhiều hãng xe điện phải đi chậm lại một bước để ..."chờ".

Nếu như được trang bị một công nghệ pin có hiệu năng cao hơn, chế tạo dễ dàng hơn, và có thể đáp ứng được những nhu cầu chuẩn mực tân tiến, chắc chắc rằng công nghệ sẽ còn phát triển với tốc độ nhanh hơn hiện nay, góp phần đưa văn minh loài người tới những nấc thang mới.

Nguyễn Nguyễn

Theo TNW