Nếu pin năng lượng truyền thống có hai cực Anode và Cathode được bao bọc bởi chất điện phân ở thể lỏng thì pin năng lượng thể rắn có hai cực Anode và Cathode nằm ở hai bên phần chất điện phân thể rắn.
Ohara Inc. là một tập đoàn sản xuất kính có trụ sở được đặt Sagamihara, Nhật Bản. Từ việc sản xuất kính dành cho các sản phẩm cần độ chính xác cao như máy ảnh hay kính viễn vọng, giờ đây Ohara đang hướng tới thị trường pin năng lượng màu mỡ với dòng pin thế hệ mới, có khả năng đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai cũng như cải thiện hiệu năng hoạt động của thế hệ pin hiện nay.
Ohara Inc. hiện đang nỗ lực để phát triển LICGC (Lithium-ion conducting glass-ceramics), một loại nguyên liệu gốm thủy tinh có khả năng truyền dân các ion lithium và sẽ được sử dụng để chế tạo pin lithium-ion thể rắn. Loại pin này cũng với những viên pin truyền thống cấu tạo từ chất điện phân và rất dễ tỏa nhiệt, dẫn đến cháy nổ hiện đang được sản xuất bởi các công ty như Toyota Motor Corp. hay Dyson Ltd.
Pin năng lượng thể rắn là bước tiến quan trọng tiếp theo của ngành công nghiệp năng lượng khi các nhà sản xuất và người dùng đổ xô đi tìm giải pháp an toàn hơn và mạnh mẽ hơn để thay thế những thiết bị lưu trữ năng lượng truyền thống vốn đã lỗi thời. Sự phát triển của xe ô tô chạy năng lượng sạch cũng phần nào giúp cho pin năng lượng thể rắn nhận được nhiều quan tâm hơn.
“Pin năng lượng thể rắn cần nhiều thời gian để phát triển một cách hoàn thiện. Tuy không thể thay thế các thiết bị lưu trữ điện năng truyền thống tại thời điểm hiện tại, sản phẩm này sẽ chứng minh được lợi thế của mình nếu được phát triển dài lâu.” - Kousuke Nakajima, giám đốc tại tập đoàn Ohara cho biết
Số lượng cổ phiếu được lưu hành hiện nay bởi Ohara đã tăng gấp đôi so với đầu năm. Tập đoàn này cũng là nhà cung cấp gốm thủy tinh dành cho Canon Inc., công ty hiện đang chiếm 18% cổ phần tại Ohara. Nếu phát triển thành công LICGC, Ohara sẽ không chỉ làm ăn với các đối tác trong ngành sản xuất máy ảnh mà sẽ tiếp cận được các nhà sản xuất xe ô tô điện và ngành năng lượng sạch. Theo thông tin đến từ Bloomberg New Energy Finance, nhu cầu dành cho pin lithium-ion phục vụ phương tiện sử dụng điện sẽ tăng từ 21 GWh trong năm 2016 lên tới 1300 GWh trong năm 2030.
Các hệ thống xe ô tô sử dụng điện năng sẽ tạo ra cơn sốt mới về pin và các nguồn năng lượng sạch.
Các thông số đến từ bản báo cáo của BNEF cho thấy rằng vào năm 2040, chúng ta sẽ có 530 triệu xe ô tô điện được sử dụng, chiếm tới ⅓ số lượng xe trên toàn cầu. Quan trọng hơn, phần lớn số xe được bán ra sẽ là xe điện, đồng nghĩa với việc các thiết bị dự trữ năng lượng sẽ trở thành nguồn nhiên liệu chính, từ đó tiếp tục giúp pin năng lượng thế hệ mới phát triển.
Ohara đã tìm ra được phương pháp sử dụng gốm thủy tinh của mình làm chất phụ gia dành cho pin năng lượng sử dụng chất điện phân truyền thống. Ông Nakajima chia sẻ rằng bằng cách thêm chất liệu trên vào cực Cathode, chúng ta có thể đẩy nhanh tốc độ di chuyển của các ion lithium trong chất điện phân.Không những thế, LICGC còn giúp tăng dung lượng của pin tới 25% trong điều kiện âm 20 độ C, tăng tới 44% tại điều kiện nhiệt độ của phòng.
“Trong khi tìm hiểu thêm các ứng dụng dành cho pin năng lượng thế hệ mới, chúng tôi cũng đã tìm ra cách sử dụng LICGC để nâng cao hiệu năng của các viên pin lithium-ion sử dụng chất điện phân.” - Ông Nakajima chia sẻ
Các hãng sản xuất xe đến từ Nhật Bản cũng như các nước khác sẽ sử dụng LICGC như một chất phụ gia trong quá trình phát triển các mẫu xe mới. Ngoài ra, Ohara còn mong muốn sử dụng gốm thủy tinh của mình làm chất điện phân thể rắn, phục vụ cho việc sản xuất pin dành cho đồng hồ hay smartphone.
Nếu sử dụng pin thể rắn, các mẫu smarwatch và smartphone sẽ có dung lượng pin lớn hơn đáng kể.
Tuy nhiên, tập đoàn Ohara không phải là cái tên duy nhất đang nhăm nhe vào thị trường pin năng lượng thế hệ mới. Chất điện phân thể rắn có gốc oxide của Ohara hiện đang phải cạnh tranh trực tiếp với Mitsui Mining & Smelting Co. cùng chất điện phân có gốc lưu huỳnh của họ.
Các hợp chất lưu huỳnh thường có tính truyền dẫn ion lithium cao hơn và thường được sử dụng để sản xuất các nguyên mẫu pin thể rắn. Chất điện phân có gốc oxide của Ohara có lợi thế về giá thành khi đòi hỏi ít vốn đầu tư hơn và ổn định hơn trong bầu khí quyển
Theo những gì được tiết lộ bởi phát ngôn viên của Toyota, tập đoàn này đang bắt đầu phát triển cả hai loại chất điện phân có gốc lưu huỳnh và gốc oxide. Toyota cũng là tập đoàn bổ nhiệm Ohara vào dự án phát triển pin năng lượng thể rắn được chính phủ Nhật Bản cấp phép và vừa kết thúc vào cuối năm ngoái.
Nếu Ohara muốn các pin năng lượng thể rắn có gốc oxide của mình có thêm các lợi thế nhất định để đè bẹp đối thủ, họ cần thêm các bước đột phá khác Nếu không, tính thương mại hóa rất cao của các loại pin thể rắn sử dụng chất điện phân gốc lưu huỳnh sẽ mãi là một rào cản mà Ohara không bao giờ vượt qua được.