Những phát hiện này không chỉ có ý nghĩa với xe điện, mà còn có thể ảnh hưởng đến các ứng dụng lưu trữ năng lượng khác và các ngành khoa học vật liệu, nơi độ bền là yếu tố quan trọng. 

Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Energy tiết lộ rằng pin xe điện (EV) có thể kéo dài tuổi thọ đáng kể hơn so với các ước tính trước đó khi vận hành trong điều kiện thực tế. Phát hiện này đồng nghĩa với việc chủ xe điện có thể sử dụng phương tiện của mình thêm nhiều năm trước khi cần thay pin hoặc mua xe mới.

Thách thức cách đánh giá tuổi thọ pin truyền thống

Thông thường, tuổi thọ pin được kiểm tra bằng cách thực hiện các chu kỳ sạc-xả liên tục trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, nghiên cứu này cho thấy cách tiếp cận này không phản ánh đúng điều kiện lái xe thực tế.

“Chúng ta đã không kiểm tra pin xe điện theo cách đúng,” Simona Onori, tác giả chính và phó giáo sư tại Trường Bền Vững Doerr thuộc Đại học Stanford, chia sẻ. “Thực tế lái xe, với các lần tăng tốc, phanh tái tạo năng lượng, dừng nghỉ để vào cửa hàng, và để pin nghỉ hàng giờ, thực sự giúp pin bền hơn so với những gì chúng ta từng nghĩ qua các bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm.”

Nhóm nghiên cứu đã thiết kế bốn kiểu sử dụng pin khác nhau, từ xả pin liên tục đến các chế độ xả động dựa trên dữ liệu lái xe thực tế. Họ kiểm tra 92 loại pin lithium-ion thương mại trong hai năm. Kết quả cho thấy, các kiểu sử dụng mô phỏng sát thực tế hơn giúp tăng tuổi thọ của pin.

Một phát hiện bất ngờ là các lần tăng tốc ngắn và mạnh không gây tổn hại mà còn làm chậm quá trình suy giảm pin. “Việc nhấn ga mạnh không làm pin xuống cấp nhanh hơn. Thậm chí, nó còn giúp chậm lại,” Alexis Geslin, đồng tác giả nghiên cứu và nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Stanford, cho biết.

Nguyên nhân chính gây lão hóa pin: Thời gian hay chu kỳ sạc-xả?

Nghiên cứu cũng phân tích sự khác biệt giữa việc pin bị lão hóa do chu kỳ sạc-xả và do yếu tố thời gian. Đối với xe thương mại như xe buýt hay xe giao hàng, thường xuyên sử dụng hoặc sạc pin, chu kỳ sạc-xả là nguyên nhân chính. Tuy nhiên, với xe cá nhân, thời gian pin không hoạt động lại là yếu tố quan trọng hơn.

“Chúng ta thường cho rằng lão hóa do chu kỳ là yếu tố lớn nhất, và điều đó đúng với xe thương mại. Nhưng với xe cá nhân thường đỗ hoặc không được sạc liên tục, yếu tố thời gian mới là nguyên nhân chính,” Geslin giải thích.

Nghiên cứu còn phát hiện một “điểm ngọt” trong tốc độ xả pin trung bình, cân bằng giữa lão hóa do thời gian và chu kỳ, nằm trong phạm vi lái xe thực tế của người dùng. Điều này mở ra khả năng cập nhật phần mềm quản lý pin để kéo dài tuổi thọ pin tốt hơn trong điều kiện thực tế.

Le Xu, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ về khoa học năng lượng, nhấn mạnh rằng các nhà khoa học giờ đây có thể đánh giá lại cơ chế lão hóa pin ở mức hóa học, vật liệu, và tế bào. “Điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển của các thuật toán điều khiển tiên tiến, tối ưu hóa việc sử dụng kiến trúc pin thương mại hiện tại.”