EnglishNếu bạn có thể giảm thời gian sạc của một chiếc ô tô điện xuống ‘chỉ 5 phút’. Silicon, một vật liệu cực dương cao cấp, đang nổi lên như một “người thay đổi cuộc chơi” có thể tăng đáng kể quãng đường đi được hoặc rút ngắn thời gian sạc trong một lần sạc.
Theo ngành vật liệu pin thứ cấp vào ngày 16, SK · Các công ty lớn như LG và POSCO đã dẫn đầu thị trường và công nghệ bằng cách sử dụng ‘vật liệu cực dương silicon’ làm vật liệu cực dương thế hệ tiếp theo. Than chì chủ yếu được sử dụng làm vật liệu cực dương của pin hiện có và việc sử dụng silicon có thể dễ dàng tăng mật độ pin và rút ngắn đáng kể thời gian sạc.
SKC đã thành lập một công ty con, ‘Ultimius’, vào tháng trước để khởi động kinh doanh vật liệu cực dương silicon một cách nghiêm túc và có kế hoạch bắt đầu sản xuất thử nghiệm trong năm nay. Trong khi đó, họ đã mua lại 22% cổ phần của Nexeon của Anh, công ty đang theo đuổi việc thành lập một nhà máy vật liệu cực dương silicon ở Gunsan, tỉnh Bắc Jeolla. SK Materials cũng sẽ hợp tác với Group 14 Technology của Hoa Kỳ để thành lập một liên doanh có tên ‘SK Materials Group Fortin’ và đầu tư 250 tỷ won trong sáu năm cho đến năm 2027 để thành lập một cơ sở sản xuất tại Changju, Bắc Gyeongsang.
POSCO đã đổi tên Terra Technos, được mua lại vào năm ngoái, thành ‘POSCO Silicon Solutions’ và đang xây dựng một nhà máy vật liệu cực dương silicon 5.000 tấn mỗi năm ở Pohang, tỉnh Bắc Gyeongsang. Đây là một dự án sẽ đầu tư 300 tỷ won vào năm 2025. Sau đó, mục tiêu nâng công suất lên 25.000 tấn/năm vào năm 2030. Tháng trước, Lotte Energy Materials cũng đầu tư 7,9 tỷ won vào Nwires, một công ty khởi nghiệp của Pháp với công nghệ vật liệu cực dương silicon.
Trong pin, vật liệu catốt xác định công suất và điện áp, và vật liệu cực dương ảnh hưởng đến tốc độ và tuổi thọ sạc. “Vấn đề nan giải của pin” là khi dung lượng tăng lên, trọng lượng và kích thước tăng lên, và khi dung lượng giảm, nó không hoạt động tốt. Xem xét trọng lượng của xe điện, cũng không dễ để tăng trọng lượng và kích thước của pin một cách mù quáng. Trong khi người tiêu dùng ngày càng thích những chiếc xe cỡ lớn ở Mỹ và châu Âu, những thị trường xe điện lớn, giải pháp mà ngành công nghiệp đã tìm thấy là tăng mật độ năng lượng bằng cách thay đổi các thành phần. Khi mật độ năng lượng tăng lên, khoảng cách giữa các ion lithium trong pin giảm, làm tăng tốc độ và đầu ra sạc.
Vật liệu ứng cử viên để thay thế vật liệu cực dương than chì bao gồm silicon, oxit thiếc (SnO2) và nhôm (Al). Trong số đó, phát triển công nghệ silicon là nhanh nhất và phương pháp trộn ít hơn 5% oxit silic (SiOx) với than chì đã được giới thiệu. Than chì lưu trữ một ion lithium cho mỗi sáu nguyên tử, trong khi silicon có thể lưu trữ 15 ion liti cho mỗi bốn nguyên tử, cao hơn 20 lần. Mật độ năng lượng cũng là 350 miliampe (mAh) đối với than chì cho 1g, nhưng 1500 ~ 2000mAh đối với silicon, cao hơn 4 lần.
Một người trong ngành cho biết: “Nếu tỷ lệ vật liệu cực dương silicon vượt quá 10%, thời gian sạc của xe điện, thường mất hơn 30 phút, có thể giảm xuống còn khoảng 5 phút” và “Thời gian sạc xe điện và thời gian tiếp nhiên liệu sẽ tương tự nhau, đây sẽ là cơ hội cho sự tăng trưởng bùng nổ của thị trường xe điện”.
Thị trường cũng ngày càng lớn hơn. Hana Securities dự đoán rằng thị trường vật liệu cực dương silicon toàn cầu sẽ tăng từ 400 triệu đô la (khoảng 534 tỷ won) vào năm ngoái lên 28,7 tỷ đô la (khoảng 38,31 nghìn tỷ won) vào năm 2032. Tesla đang xem xét lắp đặt vật liệu cực dương silicon trong pin thế hệ tiếp theo của mình, “pin hình trụ 4680” (đường kính 46 mm và chiều cao 80 mm). Porsche có kế hoạch mở rộng việc sử dụng pin cực dương silicon trong Taycan EV. Giải pháp năng lượng LG· SK On và những người khác cũng đang phát triển các sản phẩm làm tăng tỷ lệ vật liệu cực dương silicon lên hơn 10%.
Kim Hyun-soo, một nhà nghiên cứu tại Hana Securities, cho biết: “Khả năng của vật liệu catốt niken cao để tăng mật độ năng lượng đã đạt đến giới hạn”. Khi các công ty lớn như LG Energy Solution đang xem xét vật liệu cực dương silicon làm pin thế hệ tiếp theo để cải thiện quãng đường đi được và rút ngắn thời gian sạc, chúng tôi hy vọng thị trường sẽ phát triển mạnh mẽ.
Tuy nhiên, sự ổn định của vật liệu cực dương silicon và thực tế là nó không thể khôi phục lại dạng hiện có khi xả ra là những vấn đề mà ngành công nghiệp cần giải quyết. Khi pin được sạc, các ion lithium di chuyển đến vật liệu catốt → vật liệu cực dương, v.v. và sự giãn nở thể tích của vật liệu cực dương xảy ra. Điều này gây ra những thay đổi trong cấu trúc của pin và giảm dung lượng. Trong trường hợp vật liệu cực dương silicon, sự giãn nở thể tích được cho là lớn hơn khoảng bốn lần so với than chì.
