Tồn tại hay không tồn tại — Về biến đổi khí hậu và điện khí hóa (Phần II)

2026-10-16 | Jerry Huang

V. Nên giảm phát thải carbon hay không?

Vài năm trước, việc giảm phát thải carbon là chủ đề được bàn luận sôi nổi nhất. Mọi hội nghị thượng đỉnh đều đưa ra mốc thời gian đạt mục tiêu phát thải ròng bằng không; mọi tập đoàn lớn đều bổ nhiệm giám đốc phụ trách phát triển bền vững; mọi công ty điện lực đều công bố lộ trình phát triển. Tuy nhiên, sáng kiến giảm phát thải carbon đã thay đổi. Không phải là đảo ngược — mà là trở nên im lặng hơn.

Sự suy giảm này thể hiện rõ nhất ở chi phí. Theo một phân tích của các công ty chứng khoán, bảy tập đoàn dầu khí quốc tế lớn nhất đã cắt giảm đầu tư vào năng lượng carbon thấp xuống còn khoảng 8,3 tỷ đô la vào năm 2025, mức thấp nhất kể từ năm 2019 và giảm mạnh so với khoảng 24 tỷ đô la năm trước đó - đây là lần đầu tiên chi tiêu cho năng lượng carbon thấp giảm trong khi đầu tư vào hydrocarbon tăng. BP đã giải thể đơn vị năng lượng carbon thấp của mình và cắt giảm chi tiêu chuyển đổi xuống còn 1,5-2 tỷ đô la mỗi năm; Shell đã chuyển hướng khỏi lĩnh vực điện gió ngoài khơi. Các khoản tín dụng thuế mua xe điện tại Hoa Kỳ đã bị hủy bỏ, và Liên minh châu Âu đã nới lỏng kế hoạch loại bỏ động cơ đốt trong vào năm 2035. Benchmark Mineral Intelligence dự báo tăng trưởng doanh số bán xe điện toàn cầu năm 2026 khoảng 13%, mức chậm nhất kể từ năm 2020. Một số phong trào chính trị hiện đang công khai vận động bãi bỏ các mục tiêu phát thải ròng bằng không. Quản trị khí hậu được mô tả rộng rãi là đang bế tắc, với các rào cản thương mại xanh ngày càng gia tăng thay vì hợp tác.

Trong khi đó, các yếu tố vật lý vẫn không hề giảm nhiệt. Báo cáo Thống kê Năng lượng Thế giới năm 2026 ghi nhận rằng năng lượng tái tạo đã tăng gần 10% trong năm 2025 — nhưng chỉ bổ sung thêm khoảng 3,2 exajoules, trong khi dầu mỏ, khí đốt và than đá cùng nhau bổ sung khoảng 4,9 EJ, hơn một nửa trong tổng mức tăng 8,1 EJ của nguồn cung năng lượng toàn cầu. Nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm khoảng 86%. Công suất điện than mới được bổ sung tăng 3,5%, đạt mức cao nhất từ trước đến nay. Và một yếu tố mà không nhà đàm phán nào năm 2015 tưởng tượng đã xuất hiện: trí tuệ nhân tạo. Gartner dự báo nhu cầu điện năng cho trung tâm dữ liệu toàn cầu đạt 565 TWh vào năm 2026, tăng 26%, với mức tiêu thụ điện tăng từ 104 GW lên 132 GW và lên 290 GW vào năm 2030. Tại Hoa Kỳ, công suất điện khí đốt đang được phát triển liên quan đến các trung tâm dữ liệu đã tăng gần gấp đôi trong vòng sáu tháng, lên 378 GW. Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA) dự báo mức tiêu thụ điện năng của Mỹ sẽ lập kỷ lục mới vào năm 2026 và 2027.

Vì vậy, thế giới đang rơi vào tình trạng bất đối xứng khó xử: những lời lẽ hoa mỹ đã lắng xuống trong khi nhu cầu thực tế lại tăng nhanh. Quá trình khử carbon dễ dàng và tiết kiệm chi phí phần lớn đã được hoàn tất. Những gì còn lại — nhiệt công nghiệp, ổn định lưới điện, lưu trữ năng lượng dài hạn, những thứ không mấy hào nhoáng — chính là phần không còn được hoan nghênh, và đó cũng là phần quyết định kết quả.

Liệu việc giảm lượng khí thải carbon dioxide có nên tiếp tục khi mà trào lưu công bố mục tiêu này đã qua đi? Liệu quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch nên được đẩy mạnh, giảm tốc độ để phù hợp với khả năng tài chính, hay tạm dừng cho đến khi cuộc khủng hoảng tiếp theo khiến nó trở nên cấp bách trở lại?

VI. Tiến hóa hay không tiến hóa?

Các câu hỏi trước đó liên quan đến cơ sở hạ tầng. Câu hỏi này liên quan đến sự thích nghi — và trong sinh học, sự thích nghi không phải là một sự lựa chọn.

Đối với các công ty, sự tiến hóa hiếm khi là một quyết định đạo đức. Đó là một phản xạ sinh tồn mà bảng cân đối kế toán thường định giá sai. Liệu việc đầu tư vào năng lượng sạch hơn và tạo ra lợi nhuận cho khách hàng trong những thập kỷ tới có đáng giá hay không? Câu hỏi này khó trả lời vì tình hình khác nhau giữa các khu vực. Tại Trung Quốc, cơ sở hạ tầng và đầu tư vào năng lượng gió và mặt trời vẫn đang phát triển. Sản lượng điện gió và mặt trời (từ gần bằng không vào năm 1990) đã chiếm 22% tổng sản lượng điện vào năm 2025 - hiện lớn hơn cả thủy điện. Về doanh số bán ô tô, tỷ lệ thâm nhập thị trường xe điện (bao gồm xe điện chạy pin, xe hybrid sạc điện và xe điện tăng áp) đạt 60,4% vào tháng 7 năm 2026, lần đầu tiên trong lịch sử đạt doanh số bán hàng hàng tháng trên 50%; và vào tháng 9, con số này là 67% theo dữ liệu từ CPCA (Hiệp hội Ô tô Hành khách Trung Quốc). Elon Musk, CEO của Tesla, đã nhận xét về sự kiện này rằng "Sự phụ thuộc của Trung Quốc vào dầu mỏ đang giảm nhanh chóng". Nhiều khách hàng tò mò muốn thử các loại xe điện mới, vì chúng thường trông đẹp hơn, thông minh hơn, giá cả phải chăng hơn và có khả năng tăng tốc nhanh hơn; Trong khi đó, một số khách hàng khác lại cho rằng xe chạy xăng bền bỉ hơn, tuổi thọ cao hơn và sang trọng hơn. Thật khó để đưa ra một câu trả lời đơn giản. Ở một số nơi, xe điện ngày càng phổ biến, trong khi hầu hết các thị trường khác vẫn ưa chuộng xe sử dụng động cơ đốt trong.

Đối với cá nhân, cám dỗ là coi đây như một bài kiểm tra đạo đức. Nó sẽ dễ hiểu hơn nếu được xem như một loạt các quyết định không hào nhoáng: chiếc xe tiếp theo, lò sưởi tiếp theo, mái nhà, quỹ hưu trí, và trên hết là nghề nghiệp mà người đó được đào tạo. Một kỹ sư với hai mươi năm kinh nghiệm về động cơ đốt trong không phải là trở ngại cho quá trình chuyển đổi — nếu được đào tạo lại, người đó chính là quá trình chuyển đổi. Giới hạn thực tế cũng quan trọng không kém. Lựa chọn cá nhân không thể thay thế cho lưới điện, tiêu chuẩn và giá cả; một công dân siêng năng tái chế trong khi lượng khí thải quốc gia tăng lên có thể thay đổi rất ít, và họ không nên bị yêu cầu gánh vác những gì mà hệ thống đáng lẽ phải gánh.

Tiến hóa hay không tiến hóa, và tiến hóa như thế nào? Chúng ta có nên tiến hóa nguồn cung năng lượng và ngành công nghiệp của mình để có một khí hậu tốt hơn, hay là tự tiến hóa để thích nghi với biến đổi khí hậu?

VII. Nên hay không nên tham gia?

Mọi giải pháp đều để lại cặn bã. Quá trình chuyển đổi sạch sẽ vận hành bằng pin, và pin là những vật thể hóa học với những hệ quả hóa học.

Danh sách vật liệu sử dụng khá đáng lo ngại. Cực âm sử dụng niken, coban và mangan — những kim loại chuyển tiếp mà việc khai thác và luyện kim chúng đã được chứng minh là có tác động đến nguồn nước và đất. Năm 2022, sự vượt quá giới hạn thallium ở lưu vực sông Jinjiang gần Yichun, Trung Quốc, được xác định là do các hoạt động trong chuỗi cung ứng lithium gây ra. Việc khai thác nước muối ở Atacama — Chile và Argentina cùng nhau cung cấp khoảng một phần tư lượng lithium của thế giới — có thể tiêu thụ tới hai triệu lít nước cho mỗi kilogram lithium, ở một số nơi khô hạn nhất trên trái đất.

Tiếp theo là flo. Hầu hết các pin mặt trời đều liên kết cực âm của chúng với PVDF hoặc PTFE, các polyme flo nằm ở rìa ngoài của nhóm PFAS, và muối điện phân chủ yếu, LiPF₆, bị thủy phân khi tiếp xúc với hơi ẩm thành axit flohydric. Lượng khí thải trong quá trình sản xuất là nhỏ. Vấn đề phát sinh khi pin hết hạn sử dụng, khi quá trình xử lý nhiệt chất kết dính này giải phóng các sản phẩm phân hủy chứa flo vào khí thải. PFAS tồn tại dai dẳng; chúng không bị phân hủy trong bất kỳ khoảng thời gian nào của con người.

Công tác tái chế đang được cải thiện — từ mức thấp ban đầu, trong bối cảnh nhu cầu tăng trưởng bùng nổ. Ủy ban châu Âu dự kiến nhu cầu pin toàn cầu sẽ tăng gấp mười bốn lần. Quy định 2023/1542 của EU đặt ra các mục tiêu đầy tham vọng: hiệu quả tái chế 70% đối với pin lithium vào năm 2030, tỷ lệ thu hồi lithium tăng từ 50% năm 2027 lên 80% năm 2031, coban, đồng, chì và niken ở mức 90-95%, và cấp giấy chứng nhận pin từ năm 2027. Vào tháng 9 năm 2026, Ủy ban tuyên bố các mục tiêu này phù hợp với mục đích đề ra. Tuy nhiên, các mục tiêu này không phải là khối lượng. Mạng lưới thu gom chưa hoàn thiện, hiệu quả kinh tế của việc tái chế biến động theo giá lithium, và việc thực thi bên ngoài EU vẫn còn chưa đồng đều.

Hóa học ion natri mang lại một giải pháp tạm thời — không cần coban, không cần niken — trong khi các nghiên cứu về cellulose, lignin và chất kết dính không chứa flo là có thật nhưng vẫn còn ở giai đoạn đầu.

Vậy: nên can thiệp hay không nên can thiệp? Hậu quả đã được ghi nhận. Phương án thay thế cũng vậy.

VIII. Có nên nhân đạo hay không?

Công nghệ mới được tạo ra để phục vụ con người hay gây hại cho toàn bộ hệ sinh thái? Ai cũng biết rằng công nghệ vốn dĩ không hề tốt đẹp.

Ngay cả khi năng lượng nguyên tử đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho con người, dư lượng của nó vẫn được cho là gây hại cho toàn bộ hệ sinh thái trong hàng trăm, thậm chí hàng chục nghìn năm!

Liệu công nghệ pin có thể được phát minh một cách nhân đạo? Chúng tôi hy vọng câu trả lời là có. Hãy tạo ra công nghệ pin nhân đạo: có sự tham gia, và tham gia một cách có chủ đích.

Quá trình chuyển đổi phải được tiến hành, và nó phải được xây dựng từ những vật liệu ít gây hại nhất mà chúng ta có thể chỉ định. Ở những nơi hiệu suất cho phép, sử dụng cực âm ion natri thay vì cực âm coban và niken. Chất kết dính gốc nước, cellulose và lignin thay vì PVDF và PTFE, để flo không bao giờ đến được lò nung. Chất điện phân không bị thủy phân thành axit flohydric. Quản lý nước minh bạch tại các mỏ nước mặn và mỏ đá cứng, và phục hồi hoàn toàn khi một địa điểm đóng cửa. Pin được thiết kế để có thể tháo rời, để các mục tiêu tái chế được ghi trong luật trở thành khối lượng thực tế — và giấy chứng nhận ghi rõ sự thật về những gì bên trong. Phụ tùng ô tô dễ tìm, mở cửa cho công chúng sửa chữa. Pin hết hạn được tái chế hợp pháp và tự nguyện.

Tất cả những điều này không hề mang tính ủy mị. Đây là kịch bản chuyển đổi duy nhất giúp thế kỷ tiếp theo tốt đẹp hơn thế kỷ này.

Công nghệ sẽ không tự có lương tâm. Chúng ta phải lựa chọn vật liệu. Sự lựa chọn có chủ đích đó chính là ý nghĩa của từ "nhân văn" - và đó là trách nhiệm của chúng ta. Nguồn cung cấp năng lượng sạch hơn là điều tất yếu của quá trình tiến hóa, và việc tiêu thụ năng lượng sạch hơn sẽ phản ứng lại điều đó. Tất cả những chuyển đổi này có thể được thực hiện một cách ổn định để phù hợp với tất cả mọi người.

Tồn tại hay không tồn tại — Về biến đổi khí hậu và điện khí hóa (I)

2026-10-15 | Jerry Huang

I. Hiện tượng nóng lên toàn cầu

Trong khoảng hai thế kỷ, nền kinh tế hiện đại đã vận hành dựa trên một thỏa thuận duy nhất, đáng kinh ngạc: khai thác ánh sáng mặt trời cổ đại, đốt cháy nó, và chuyển đổi năng lượng giải phóng thành chuyển động, nhiệt, ánh sáng và tăng trưởng. Nó đã thành công. Nó đã giúp hàng tỷ người thoát khỏi cảnh sống thiếu thốn, rút ngắn khoảng cách và xây dựng nên nền văn minh công nghiệp mà chúng ta đang sinh sống. Nó cũng tạo ra một hóa đơn, và hóa đơn đó hiện đang được đưa ra.

Khí carbon dioxide từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch đã đẩy nồng độ CO₂ trong khí quyển lên mức chưa từng thấy trong hàng triệu năm, và nhiệt độ trung bình toàn cầu đã vượt quá 1,5 °C so với mức trước thời kỳ công nghiệp trong những năm gần đây. Hậu quả không còn là những dự báo mô hình trên slide hội nghị nữa; chúng đã trở thành tin tức. Sóng nhiệt, hạn hán, lượng mưa bất thường, sông băng tan chảy, san hô bị tẩy trắng, mực nước biển dâng cao.

Và ngay lúc này, một sự kiện đặc biệt và phi thường đang diễn ra. Vào tháng 9 năm 2026, một siêu El Niño chính thức hình thành ở vùng xích đạo Thái Bình Dương — một sự kiện "kiểu phương Đông" với tâm ấm nằm ngoài khơi bờ biển Nam Mỹ. Tổ chức Khí tượng Thế giới cho biết xác suất nó kéo dài đến tháng 2 năm 2027 là gần 100%, và nhiệt độ bề mặt biển ở vùng nhiệt đới trung tâm và phía đông Thái Bình Dương dự kiến sẽ đạt mức kỷ lục trong tháng 10-12, đạt đỉnh điểm vào khoảng tháng 12. Trung tâm Khí hậu Quốc gia Trung Quốc đánh giá rằng đây có thể trở thành El Niño mạnh nhất kể từ khi bắt đầu theo dõi có hệ thống vào năm 1951; một số nhà dự báo ước tính mức độ bất thường cực đại trong khu vực Niño 3.4 vào khoảng 3,2-3,5 °C, vượt xa mức 2,8 °C của các sự kiện kỷ lục trước đó.

Hiện tượng El Niño không phải do biến đổi khí hậu gây ra — nó là một dao động tự nhiên. Nhưng hiện tượng này đang diễn ra trên nền tảng bất thường sẵn có, và đó là điều khiến sự kết hợp này trở nên nguy hiểm. Dự kiến nhiệt độ toàn cầu sẽ đạt mức kỷ lục vào năm 2027, khi tác động toàn diện của hiện tượng này được cảm nhận. Dự kiến sẽ có những gián đoạn trong mùa mưa, lũ lụt ở một số lưu vực và hạn hán ở những lưu vực khác, mất mùa đối với dầu cọ, cà phê, gạo và đường, sóng nhiệt biển, và áp lực nghiêm trọng lên hệ thống nước và điện trên khắp châu Mỹ, châu Á và châu Đại Dương. Các nhà phân tích hàng hóa đã dự báo giá một số loại dầu thực vật sẽ tăng 30-40%. Đây là bộ mặt trước mắt của vấn đề khí hậu: không phải là một khái niệm trừu tượng xa vời, mà là một vụ thu hoạch, một vùng ngập lụt, một mạng lưới điện, một bệnh viện.

II. Huyết mạch của nền kinh tế

Khó khăn nằm ở chỗ này. Bản chất cốt lõi gây ra cuộc khủng hoảng này cũng chính là huyết mạch của nền kinh tế hiện đại - và huyết mạch thì rất khó thay thế.

Dầu mỏ không chỉ đơn thuần là nhiên liệu. Nó là nguyên liệu đầu vào: nhựa, phân bón, dược phẩm, nhựa đường, chất bôi trơn, sợi tổng hợp – toàn bộ ngành công nghiệp hóa dầu. Nó vẫn là nguồn năng lượng lỏng có mật độ cao nhất, đó là lý do tại sao nó vẫn cung cấp năng lượng cho hầu hết ngành hàng không và vận tải biển. Nó hỗ trợ hoạt động hậu cần của thương mại toàn cầu và, thông qua dầu diesel và phân bón, giá cả thực phẩm. Nó cũng tạo ra việc làm cho một số lượng lớn người. Theo báo cáo Việc làm Năng lượng Thế giới năm 2025 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, việc làm trong ngành năng lượng toàn cầu đạt khoảng 76 triệu người vào năm 2024. Trong đó, sản xuất và phân phối dầu khí chiếm khoảng 12,4 triệu việc làm, khoảng hai phần ba trong số đó – khoảng 8 triệu – chỉ riêng trong lĩnh vực cung cấp dầu mỏ. Nếu tính thêm việc làm gián tiếp và do tác động lan tỏa trong các ngành dịch vụ, lọc dầu, vận tải, hóa dầu và bán lẻ nhiên liệu, thì sinh kế của những người bị ảnh hưởng bởi nền kinh tế hydrocarbon lên tới hàng chục triệu người trên toàn thế giới. Tại Hoa Kỳ, một phân tích ngành công nghiệp đã thống kê được gần 19,3 triệu việc làm được hỗ trợ khi bao gồm cả các tác động trực tiếp, gián tiếp và do tác động lan tỏa. Tại Trung Quốc, số lượng việc làm liên quan lên tới hơn 3 triệu.

Các công ty đứng đầu hệ thống này nắm giữ những lợi ích có quy mô lịch sử. Tài sản của họ — giếng khoan, đường ống dẫn, nhà máy lọc dầu, đội tàu chở dầu, trữ lượng đã được ghi nhận — đại diện cho hàng nghìn tỷ đô la vốn đầu tư. Mô hình kinh doanh, nghĩa vụ lương hưu và (ở nhiều bang sản xuất) toàn bộ ngân sách quốc gia của họ phụ thuộc vào nhu cầu tiếp tục. Không có gì đáng ngạc nhiên khi ngành công nghiệp này đã dành hàng thập kỷ để đặt câu hỏi về khoa học khí hậu; cũng không có gì đáng ngạc nhiên khi kể từ đó họ đã đổi hình ảnh — danh mục năng lượng tái tạo khiêm tốn, quảng cáo "chuyển đổi năng lượng", cam kết không phát thải ròng với tầm nhìn xa — trong khi chi tiêu vốn cho dầu khí mới vẫn tiếp tục. Một số tập đoàn lớn nhất gần đây đã cắt giảm chi tiêu cho năng lượng sạch một lần nữa, viện dẫn giá yếu và áp lực từ cổ đông. Câu hỏi này thực sự khó trả lời.

III. Nên điện khí hóa hay không?

Liệu các quốc gia và công ty có nên lựa chọn các phương tiện giao thông điện hóa cho đường hàng không, đường bộ và đường biển? Vậy các cá nhân sẽ làm gì tiếp theo?

Trên đất liền, vấn đề này phần lớn đã được giải quyết . Xe điện chở khách đã có giá cả cạnh tranh trong suốt vòng đời ở nhiều thị trường, sạch hơn ở khí thải, yên tĩnh hơn và ngày càng được sạc bởi các lưới điện đang tự khử carbon. Xe hai bánh và ba bánh chạy điện chiếm ưu thế trong doanh số bán hàng mới ở phần lớn châu Á. Xe buýt đô thị, xe tải giao hàng và xe tải đường ngắn dễ dàng được điện hóa. Ngay cả vận tải đường bộ hạng nặng cũng đang chuyển đổi, với pin và hệ thống dây dẫn trên cao cho vận chuyển hàng hóa khu vực và hydro được dành cho các tuyến đường dài nhất, lạnh nhất. Câu trả lời thẳng thắn ở đây là: có, hãy điện hóa. Các rào cản còn lại — cơ sở hạ tầng sạc, công suất lưới điện, chuỗi cung ứng pin — là các vấn đề kỹ thuật và đầu tư, chứ không phải là vấn đề nguyên tắc.

Trên biển, việc điện khí hóa mới chỉ diễn ra một phần nhưng là có thật . Phà, tàu vận tải cảng, sà lan nội địa và các tuyến đường biển ngắn đang được điện khí hóa nhanh chóng; phà chạy bằng pin lai đã hoạt động ở Na Uy, Trung Quốc và nhiều nơi khác. Vận tải đường biển xa không thể chỉ dựa vào pin – khoảng cách về mật độ năng lượng đơn giản là quá lớn. Con đường thực tế là sự kết hợp: động cơ điện và lai trong vùng biển cảng và ven biển, sau đó là methanol xanh, amoniac, hydro và hỗ trợ gió cho đại dương rộng lớn. Điện khí hóa chính cảng – điện bờ, xử lý hàng hóa bằng điện, sạc điện trên bờ – là một mục tiêu lớn và cấp bách.

Trên không trung, chúng ta phải khiêm tốn . Pin chỉ mang khoảng 1/40 năng lượng trên mỗi kilogram nhiên liệu phản lực. Bay điện khả thi đối với máy bay huấn luyện, taxi hàng không và các chuyến bay ngắn trong khu vực, và tiến bộ ở lĩnh vực này là có thật. Hàng không đường dài sẽ không được điện khí hóa trong bất kỳ thập kỷ nào có thể dự đoán được. Nhiên liệu hàng không bền vững, khung máy bay chạy bằng hydro cho các chuyến bay tầm trung, và trên hết là quản lý nhu cầu và định giá carbon minh bạch là những đòn bẩy. Khẳng định rằng điện khí hóa sẽ giải quyết mọi vấn đề của ngành hàng không là phóng đại và làm giảm uy tín ở mọi lĩnh vực khác.

Còn người lao động thì sao ? Đây là lời phản đối mạnh mẽ nhất đối với quá trình chuyển đổi, và nó cần một câu trả lời chứ không chỉ là một khẩu hiệu. Dữ liệu của IEA cho thấy, nhìn chung, đây không phải là một sự kiện phá hủy việc làm. Năm 2024, ngành điện – sản xuất, truyền tải, phân phối và lưu trữ – lần đầu tiên trở thành ngành sử dụng lao động lớn nhất trong lĩnh vực năng lượng, vượt qua ngành cung cấp nhiên liệu. Gần ba phần tư trong số 5,4 triệu việc làm trong ngành năng lượng được tạo ra kể từ năm 2019 là thuộc lĩnh vực điện. Riêng ngành sản xuất xe điện và sản xuất pin đã tạo ra gần 800.000 việc làm trong năm 2024, và tại Trung Quốc, khoảng 40% việc làm trong ngành sản xuất ô tô hiện nay liên quan đến xe điện và pin. Điều cần thiết là một quá trình chuyển đổi công bằng : đào tạo lại, hỗ trợ khu vực cho các cộng đồng được xây dựng xung quanh một nhà máy lọc dầu hoặc mỏ than duy nhất, và sự thẳng thắn về thực tế rằng một số công việc sẽ không thể chuyển đổi y nguyên.

IV. Câu trả lời

"Điện khí hóa hay không điện khí hóa" rốt cuộc không phải là một câu hỏi nhị phân. Câu hỏi thực sự không phải là có nên điện khí hóa hay không, mà là ở đâu và bằng cách nào chúng ta có thể làm cho nó bền vững và thân thiện với môi trường.

Hãy điện khí hóa những lĩnh vực có thể điện khí hóa tốt — vận tải đường bộ, giao thông đô thị, vận tải đường biển ngắn, cảng biển, hệ thống sưởi ấm — và hãy làm điều đó nhanh chóng, bởi vì công nghệ đã sẵn sàng và sự chậm trễ giờ đây sẽ được tính bằng sinh mạng và mùa màng. Đối với các lĩnh vực khó khăn — hàng không đường dài, vận tải biển sâu, công nghiệp nặng — hãy theo đuổi các giải pháp thay thế khả thi thay vì giả vờ rằng pin sẽ xuất hiện kịp thời. Và hãy nhớ rằng điện khí hóa chỉ sạch khi lưới điện hỗ trợ nó sạch: một chiếc xe điện được sạc bằng than đá chưa được xử lý chỉ là một giải pháp một phần, chứ không phải là giải pháp toàn diện.

Nền kinh tế dầu mỏ đã mang lại cho chúng ta thế giới hiện đại. Nó cũng mang đến cho chúng ta hiện tượng siêu El Niño hình thành trên một hành tinh ấm lên. Sự lựa chọn trước các quốc gia và công ty không phải là giữa thịnh vượng và hy sinh. Mà là giữa việc quản lý quá trình chuyển đổi một cách có chủ đích — với đào tạo lại, đầu tư và tầm nhìn xa — hay để quá trình chuyển đổi bị áp đặt bởi bão tố, hạn hán, tài sản bị mắc kẹt và mùa màng thất bát.

Bi kịch của Hamlet chính là sự tê liệt: một trí tuệ có thể dự đoán mọi hậu quả nhưng vì thế không hành động gì cả. Tình cảnh của chúng ta cũng tương tự, chỉ khác là có thêm một chiếc nhiệt kế đang tăng dần. Điện khí hóa không nhằm mục đích thay thế hoàn toàn các phương tiện giao thông, tàu thuyền và máy bay chạy bằng động cơ đốt trong (điều này là không thể), mà chỉ để cung cấp một lựa chọn khác; chúng đơn giản là thực hiện phần việc của mình. Nên điện khí hóa hay không? Có lẽ mỗi người trong chúng ta đều có một câu trả lời khác nhau.

LiFSI trong thiết kế chất điện phân pin lithium: Nhược điểm và chiến lược cải tiến

2026-09-29 | Jerry Huang

Bản tóm tắt

Lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) được xem là muối lithium thế hệ tiếp theo để thay thế lithium hexafluorophosphate (LiPF₆) trong chất điện phân pin lithium-ion và pin lithium-kim loại. Độ ổn định nhiệt vượt trội, độ dẫn ion cao và khả năng chống thủy phân tuyệt vời khiến nó trở nên đặc biệt hấp dẫn cho các ứng dụng sạc nhanh và nhiệt độ khắc nghiệt. Tuy nhiên, một số thách thức quan trọng — đáng chú ý nhất là sự ăn mòn bộ thu dòng bằng nhôm, chi phí sản xuất cao, sự không ổn định của lớp giao diện catốt-chất điện phân (CEI) và các vấn đề an toàn nhiệt — cản trở việc ứng dụng rộng rãi của nó. Bài viết này cung cấp một phân tích toàn diện về những nhược điểm này và xem xét các chiến lược cải tiến mới nhất được báo cáo trong tài liệu đến năm 2026.

1. Giới thiệu

Quá trình chuyển đổi toàn cầu hướng tới pin lithium mật độ năng lượng cao — nhắm đến >300 Wh kg⁻¹ cho xe điện — đã đặt ra những yêu cầu chưa từng có đối với hiệu suất chất điện phân. Các chất điện phân dựa trên LiPF₆ thông thường, mặc dù chiếm ưu thế trong các loại pin thương mại, lại gặp phải các vấn đề như độ ổn định nhiệt kém (phân hủy trên ~80 °C), độ nhạy thủy phân cao (tạo ra HF ăn mòn) và độ dẫn điện ở nhiệt độ thấp không đủ. Những thiếu sót này trở nên đặc biệt nghiêm trọng trong các kịch bản sạc nhanh, nơi dòng điện lớn tạo ra nhiệt điện trở đáng kể, đẩy chất điện phân vượt quá giới hạn ổn định của nó.

LiFSI (LiN(SO₂F)₂) đã nổi lên như một lựa chọn thay thế đầy hứa hẹn. Anion FSI⁻ có điện tích âm phân bố rộng khắp hai nhóm sulfonyl, dẫn đến năng lượng mạng tinh thể thấp, độ phân ly cao và do đó độ dẫn điện ion vượt trội — thường cao hơn 15–30% so với LiPF₆ ở 25 °C (~10,2 mS cm⁻¹). Nhiệt độ phân hủy nhiệt của nó vượt quá 200 °C, và khả năng chống thủy phân của nó tốt hơn đáng kể so với LiPF₆. Những đặc tính này đã khiến LiFSI trở thành một chất phụ gia tiêu chuẩn — và ngày càng trở thành một loại muối chính — trong các công thức chất điện giải sạc nhanh.

Tuy nhiên, đằng sau lời hứa đó là những thách thức kỹ thuật đáng kể cần được giải quyết trước khi LiFSI có thể hoàn toàn thay thế LiPF₆ ở quy mô lớn.

2. Những nhược điểm chính của LiFSI

2.1 Ăn mòn bộ thu dòng điện bằng nhôm

Hạn chế quan trọng nhất và được nghiên cứu rộng rãi nhất của LiFSI là sự không tương thích của nó với tấm thu dòng bằng nhôm (Al) được sử dụng ở phía cực âm của pin lithium-ion.

Cơ chế. Trong chất điện giải LiPF₆ thông thường, anion PF₆⁻ phân hủy ở điện thế cao (>4,0 V so với Li/Li⁺) tạo thành một lớp màng mỏng, thụ động hóa nhôm florua (AlF₃) trên bề mặt Al. Lớp màng này không tan trong dung môi hữu cơ và ngăn chặn hiệu quả sự ăn mòn tiếp tục. Ngược lại, anion FSI⁻ không tạo ra lớp màng thụ động ổn định. Thay vào đó, FSI⁻ tấn công lớp màng Al₂O₃ tự nhiên, dẫn đến ăn mòn rỗ và, dưới chu kỳ hoạt động kéo dài, sự hòa tan "giống như loãng xương" của chất nền Al.

Sự phụ thuộc vào điện áp và nhiệt độ. Hiện tượng ăn mòn trở nên trầm trọng hơn ở điện thế cao (>4,3 V) và nhiệt độ cao (>55 °C). Các ion Al³⁺ hòa tan có thể di chuyển qua chất điện phân đến phía cực dương, nơi chúng tham gia vào các phản ứng ký sinh — một hiện tượng được gọi là "suy giảm do tương tác chéo" làm tăng tốc độ suy giảm dung lượng và tăng trở kháng.

Tính dễ bị tổn thương của thép không gỉ. Ngoài nhôm, nghiên cứu gần đây của Yan et al. (Nature Communications, 2026) đã chứng minh rằng FSI⁻ cũng có thể làm mất ổn định lớp oxit thụ động trên các bộ thu dòng bằng thép không gỉ (SUS), gây ra hiện tượng hòa tan kim loại nghiêm trọng trong điều kiện chu kỳ điện áp cao.

2.2 Chi phí sản xuất cao

LiFSI vẫn đắt hơn đáng kể so với LiPF₆. Tính đến cuối năm 2025, giá thị trường của LiFSI vào khoảng 250.000 RMB/tấn (tương đương khoảng 25 USD/kg), gấp đôi so với LiPF₆ (khoảng 130.000 RMB/tấn). Chi phí sản xuất dao động từ 120.000 đến 200.000 RMB/tấn, chủ yếu do:

• Quá trình tổng hợp phức tạp nhiều bước bao gồm các phản ứng flo hóa, sunfon hóa và imid hóa với yêu cầu độ tinh khiết nghiêm ngặt.

• Hiệu suất tổng thể thấp do các phản ứng phụ và khó khăn trong việc loại bỏ các tạp chất vết (ví dụ: clorua dư, hơi ẩm).

• Chi phí xử lý môi trường cao — khoảng 10.000 RMB/tấn chất thải — do các sản phẩm phụ chứa flo và nước thải có tính axit.

Trong các công thức chất điện giải mà LiFSI chiếm tỷ trọng ngày càng tăng trong hàm lượng muối (với một số chất điện giải sạc nhanh sử dụng LiFSI làm muối chính), chi phí muối có thể chiếm hơn 60% tổng chi phí sản xuất chất điện giải, khiến việc giảm chi phí trở thành rào cản quan trọng đối với việc ứng dụng trên quy mô lớn.

2.3 Sự bất ổn định của giao diện catốt-chất điện giải (CEI) và sự nứt vỡ catốt

Quá trình phân hủy của FSI⁻ khác biệt về cơ bản so với TFSI⁻ hoặc PF₆⁻. Trong điều kiện oxy hóa tại bề mặt catốt, các liên kết S–F trong FSI⁻ có thể bị phân cắt, tạo ra các chất như SO₂ và các mảnh fluorosulfonate khác nhau. Lớp màng CEI hình thành có xu hướng dễ vỡ về mặt cơ học và không đủ khả năng bảo vệ ở điện áp cao.

Tong và cộng sự (Materials Today, 2025) báo cáo rằng chất điện giải gốc LiFSI có thể gây ra hiện tượng nứt vi mô trong các tấm điện cực catốt, đặc biệt là trong các oxit lớp có hàm lượng niken cao (NMC811, NCA). Những vết nứt này làm lộ bề mặt catốt mới ra chất điện giải, kích hoạt quá trình phân hủy chất điện giải liên tục, hòa tan kim loại chuyển tiếp và tăng trở kháng — một vòng luẩn quẩn suy thoái tự tăng tốc.

2.4 Hiện tượng quá nhiệt trong hệ thống sạc nhanh

Mặc dù bản thân LiFSI có tính ổn định nhiệt (nhiệt độ bắt đầu phân hủy >200 °C), nhưng hiện tượng quá nhiệt của hệ thống điện phân dựa trên LiFSI lại khác so với các công thức LiPF₆ thông thường. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí RSC Energy & Environmental Science (2025) cho thấy rằng sau chu kỳ sạc nhanh kéo dài, các pin dựa trên LiFSI thể hiện sự thay đổi về cấu hình sinh nhiệt và mô hình giải phóng khí. Các sản phẩm phân hủy — bao gồm SO₂ và HF — tuân theo động học giải phóng khác nhau, và giới hạn an toàn nhiệt của pin cần được đánh giá lại thay vì chỉ đơn giản là ngoại suy từ các hệ thống dựa trên LiPF₆.

2.5 Những thách thức về khả năng tương thích với cực dương gốc silicon

Mặc dù LiFSI góp phần hình thành lớp SEI giàu LiF vô cơ — điều này nhìn chung có lợi cho độ bền cơ học — nhưng sự giãn nở thể tích khổng lồ của cực dương silicon (~300%) trong quá trình lithiation gây ra hiện tượng nứt vỡ và tái tạo lớp SEI liên tục. Điều này dẫn đến sự tiêu thụ chất điện giải liên tục, hiệu suất Coulomb ban đầu thấp và suy giảm dung lượng nhanh chóng sau nhiều chu kỳ hoạt động. Sự tương tác giữa các sản phẩm phân hủy của LiFSI và bề mặt silicon đòi hỏi kỹ thuật chế tạo chất điện giải phải được thực hiện cẩn thận để đạt được sự ổn định lâu dài.

3. Các chiến lược cải tiến

3.1 Giảm thiểu sự ăn mòn nhôm

3.1.1 Hệ thống điện phân hai muối và nhiều muối

Phương pháp tiên tiến nhất trong công nghiệp là kết hợp LiFSI với LiPF₆ trong công thức muối kép. Anion PF₆⁻ cung cấp lớp màng thụ động AlF₃ thiết yếu trên chất dẫn điện bằng nhôm, trong khi LiFSI đóng góp khả năng dẫn điện và độ ổn định nhiệt vượt trội. Kautz et al. (Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa học, 2026) đã chứng minh một chất điện phân muối kép LiFSI–LiPF₆ được tối ưu hóa với cấu trúc dung môi được kiểm soát, thể hiện độ ổn định chu kỳ tuyệt vời trên phạm vi nhiệt độ rộng, từ dưới 0 độ C đến nhiệt độ cao.

3.1.2 Phụ gia gốc borat

Các muối borat lithi — đặc biệt là lithi difluoro(oxalato)borat (LiDFOB) và lithi bis(oxalato)borat (LiBOB) — đã được chứng minh là rất hiệu quả như các chất phụ gia ức chế ăn mòn. Các hợp chất này oxy hóa ưu tiên trên bề mặt Al, tạo thành một lớp màng bảo vệ ngăn chặn sự tấn công của FSI⁻. Đáng chú ý, Yan et al. (Nature Communications, 2026) đã chỉ ra rằng việc bổ sung LiDFOB đồng thời ngăn chặn cả sự hòa tan của nhôm và thép không gỉ trong chất điện phân gốc LiFSI, mang lại cơ chế bảo vệ kép.

3.1.3 Kỹ thuật cấu trúc dung môi

Một cách tiếp cận cơ bản hơn liên quan đến việc tái cấu trúc lớp vỏ solvat hóa Li⁺ để hạn chế sự tiếp cận của FSI⁻ với bề mặt Al. Các chiến lược bao gồm:

• Dung dịch điện phân nồng độ cao (HCE) : Ở nồng độ muối rất cao (>3 M), số lượng phân tử dung môi tự do giảm mạnh, và các anion FSI⁻ liên kết chặt chẽ với Li⁺, hạn chế hoạt động của chúng đối với sự ăn mòn Al.

• Dung môi ete flo hóa : Các chất pha loãng flo hóa như TTE (1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether) và các chất thay thế mới hơn như HFTEP làm giảm sự phân hủy oxy hóa của chất điện giải đồng thời điều chỉnh môi trường solvat hóa để bảo vệ bộ thu dòng điện.

• Cấu trúc solvat hóa anion kép : Việc đưa các dung môi phụ như tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME) cùng với LiNO₃ đã được chứng minh là tạo ra cấu trúc solvat hóa anion kép Li⁺ ổn định. TEGDME hỗ trợ điều phối FSI⁻ ra khỏi bề mặt Al, trong khi LiNO₃ tăng cường tương tác lưỡng cực ion Li⁺–dung môi và tạo ra một lớp màng thụ động giàu nitơ trên bề mặt kim loại lithium. Chiến lược kép này đạt được khả năng giữ dung lượng 89,6% sau 400 chu kỳ ở 55 °C.

3.1.4 Phụ gia chất lỏng ion

Các chất lỏng ion chứa các anion như DFOB⁻ và PO₂F₂⁻ đã được nghiên cứu để đồng thời giải quyết vấn đề hao hụt lượng lithium và ăn mòn nhôm. Trong các pin kim loại lithium không có cực dương hoạt động ở điện áp cao, các chất phụ gia này tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành các lớp giao diện bảo vệ trên cả bề mặt cực âm và bộ thu dòng điện.

3.2 Giảm chi phí

• Tối ưu hóa quy trình : Các phương pháp tổng hợp dòng chảy liên tục, phương pháp tinh chế được cải tiến và các lộ trình có sự hỗ trợ của chất xúc tác đang được phát triển để tăng năng suất và giảm lượng chất thải.

• Mở rộng quy mô và hoàn thiện chuỗi cung ứng : Khi năng lực sản xuất mở rộng — đặc biệt là ở Trung Quốc, nơi các nhà sản xuất chất điện phân lớn đang đầu tư vào dây chuyền sản xuất LiFSI — hiệu quả kinh tế theo quy mô dự kiến sẽ thu hẹp khoảng cách giá với LiPF₆.

• Công thức muối hỗn hợp : Sử dụng LiFSI như một chất thay thế một phần (ví dụ: tỷ lệ mol 20–50%) thay vì thay thế hoàn toàn sẽ giúp giảm chi phí muối trên mỗi cell trong khi vẫn giữ được hầu hết các lợi ích về hiệu suất.

3.3 Ổn định giao diện giữa cực âm và chất điện giải

3.3.1 Hệ dung môi flo hóa

Các dung môi chứa flo đã cho thấy tiềm năng vượt trội trong việc tăng cường độ ổn định của CEI. Liu và cộng sự (Nature Energy, 2026) đã chứng minh một chất điện phân lỏng ion chứa flo lai, trong đó cation chứa nhiều flo tương tác cộng hưởng với các anion và chất pha loãng để tăng cường độ ổn định oxy hóa, cho phép chu kỳ hoạt động đáng tin cậy ở điện áp vượt quá 4,5 V.

3.3.2 Hệ dung môi gốc sulfonamide

Một phương pháp đột phá của Xue và cộng sự (Đại học Giao thông Tây An, được công bố trên tạp chí Advanced Materials, năm 2025) đã giới thiệu chất điện phân sulfonamide hỗn hợp bao gồm muối LiFSI và hai dung môi sulfonamide — không cần thêm chất phụ gia nào khác. Chất điện phân này tạo thành một lớp giao diện dày đặc, giàu chất vô cơ, tự giới hạn trên cực dương silicon trong quá trình lithiation đầu tiên. Trong điều kiện khắc nghiệt (điện áp cắt 4,5 V, dung lượng diện tích 5 mAh cm⁻²), pin dạng túi NMC811||high-Si đạt được khả năng giữ dung lượng 80% sau 1.150 chu kỳ — so với chỉ 383 chu kỳ với chất điện phân công nghiệp thông thường.

3.4 Giải quyết vấn đề an toàn nhiệt

• Quản lý nhiệt độ ở cấp độ hệ thống : Hệ thống quản lý nhiệt độ pin phải được hiệu chỉnh lại đối với chất điện phân gốc LiFSI, có tính đến nhiệt độ khởi phát quá nhiệt và đặc điểm sinh khí riêng biệt của chúng.

• Điều chỉnh công thức chất điện giải : Điều chỉnh tỷ lệ dung môi và bổ sung các chất phụ gia chống cháy (ví dụ: các hợp chất chứa phốt pho) có thể điều chỉnh đặc tính nhiệt mà không ảnh hưởng đến độ dẫn ion.

• Đặc tính đo nhiệt lượng gia tốc (ARC) : Việc kiểm tra hiện tượng quá nhiệt toàn diện dành riêng cho từng công thức LiFSI là rất cần thiết, thay vì chỉ dựa vào suy luận từ các tiêu chuẩn LiPF₆.

3.5 Cải thiện khả năng tương thích của cực dương silicon

• Kỹ thuật điện phân cho lớp SEI bền vững : Kết hợp LiFSI với các muối phụ và hệ dung môi được thiết kế riêng để tạo thành lớp SEI có khả năng chịu được sự giãn nở thể tích trong khi vẫn duy trì sự vận chuyển ion.

• Các chiến lược tiền lithi hóa và tạo lớp SEI nhân tạo : Bổ sung lượng lithi và tạo trước một lớp giao diện có độ đàn hồi cơ học có thể bù đắp sự không ổn định ban đầu của lớp SEI liên quan đến LiFSI trên bề mặt silicon.

• Kỹ thuật điện phân để điều chỉnh lớp SEI trên cực dương Si : Nghiên cứu gần đây (OAE Publishing, EnergyZ, 2026) đã chỉ ra rằng việc kết hợp ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE) với LiFSI làm tăng khả năng tiếp cận anion bằng cách điều chỉnh sự phối hợp của Li⁺, từ đó tăng cường độ ổn định của lớp SEI trên các hạt silicon kích thước micromet.

4. Tóm tắt và Triển vọng

Thử thách 1 : Ăn mòn bộ thu dòng Al Nguyên nhân: FSI⁻ không tạo lớp thụ động trên bề mặt Al Biện pháp khắc phục tốt nhất hiện nay : Hỗn hợp muối kép LiFSI + LiPF₆ + chất phụ gia LiDFOB Mức độ hoàn thiện : Được áp dụng trong công nghiệp

Thách thức 2 : Chi phí sản xuất cao Nguyên nhân : Tổng hợp phức tạp, năng suất thấp, xử lý chất thải Giải pháp giảm thiểu tốt nhất hiện tại : Mở rộng quy mô + tối ưu hóa quy trình + hỗn hợp muối Mức độ hoàn thiện : Đang tiến hành

Thử thách 3 : Sự bất ổn định của CEI / nứt vỡ cực âm Nguyên nhân : Sự đứt gãy liên kết S–F ở điện áp cao Biện pháp giảm thiểu tốt nhất hiện nay : Dung môi flo hóa, chất điện phân sulfonamide Mức độ hoàn thiện : Đã được kiểm chứng trong phòng thí nghiệm

Thử thách 4 : Nguy cơ quá nhiệt Cause : Đường dẫn phân hủy bị thay đổi dưới điều kiện sạc nhanh Biện pháp giảm thiểu tốt nhất hiện nay : Quản lý nhiệt độ cấp hệ thống + đặc tính ARC Mức độ hoàn thiện : Giai đoạn đầu

Thử thách 5 : Sự không tương thích của cực dương Si Nguyên nhân : Sự nứt vỡ lớp SEI do giãn nở thể tích Biện pháp khắc phục tốt nhất hiện nay : Chất điện phân sulfonamide hỗn hợp, chất phụ gia EGDE Mức độ hoàn thiện : Kiểm chứng trong phòng thí nghiệm

Hướng nghiên cứu LiFSI đang chuyển từ các biện pháp giảm thiểu thụ động (bảo vệ bằng chất phụ gia) sang thiết kế phân tử chủ động — kỹ thuật cấu trúc dung môi, phối hợp anion và hóa học giao diện để loại bỏ tận gốc các điều kiện gây ra ăn mòn và mất ổn định. Với những tiến bộ liên tục trong công thức chất điện giải và mở rộng quy mô sản xuất, LiFSI đang chuyển đổi từ một chất phụ gia cao cấp cho hệ thống sạc nhanh thành một loại muối lithium sơ cấp thế hệ tiếp theo khả thi.

Những năm tới có thể sẽ chứng kiến sự hội tụ của ba xu hướng: (1) sự hoàn thiện của các công thức muối kép và muối đa cân bằng giữa chi phí và hiệu suất, (2) sự xuất hiện của các hệ dung môi mới (sulfonamid, ete flo hóa, chất lỏng ion) giải quyết các thách thức về CEI và ăn mòn ở cấp độ phân tử, và (3) việc tiếp tục giảm chi phí sản xuất LiFSI thông qua đổi mới quy trình và mở rộng công suất. Cùng nhau, những phát triển này đưa LiFSI trở thành trung tâm của bước tiến lớn tiếp theo trong công nghệ chất điện phân pin lithium.

Tài liệu tham khảo

[E1] Yan, P. et al. "Cơ chế và biện pháp giảm thiểu sự hòa tan của thép không gỉ trong chất điện phân gốc LiFSI." Nature Communications , 2026.

[E2] Liu, Q. et al. "Chất điện phân lỏng ion flo hóa lai cho pin kim loại lithi điện áp cao." Nature Energy , 2026.

[E3] Kautz, DJ et al. "Chất điện phân LiFSI–LiPF₆ tiên tiến cho các ứng dụng sạc nhanh và phạm vi nhiệt độ rộng." Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa học , 2026.

[E4] Tong, L. et al. "Sự trỗi dậy của lithium bis(fluorosulfonyl)imide: Một loại muối lithium hiệu quả cho pin thế hệ tiếp theo." Materials Today , 2025.

[E5] Zhang, M. et al. "Những thách thức, chiến lược và triển vọng trong giao diện giữa chất điện phân rắn và điện cực." EnergyZ (OAE Publishing) , 2026.

[E6] Chen, Y. et al. "Hóa học ăn mòn nhôm trong pin kim loại lithi điện áp cao với chất điện phân ete gốc LiFSI." ACS Applied Materials & Interfaces , 2024.

[E7] Jang, T. et al. "Ảnh hưởng của cấu trúc solvat hóa Li⁺ đến sự ăn mòn nhôm trong chất điện phân ete flo hóa." PubMed , 2025.

[E8] Scheer, KM et al. "Sự hòa tan anot của bộ thu dòng nhôm trong pin lithium-ion với LiFSI, LiPF₆ và LiBF₄." Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa học , 2025.

[E9] Xue, W. et al. "Chất điện phân sulfonamide hỗn hợp cho pin lithium-ion có tuổi thọ chu kỳ dài." Vật liệu tiên tiến , 2025.

[E10] "Cơ chế thoát nhiệt của pin lithium-ion sạc nhanh sử dụng chất điện phân gốc LiFSI." RSC Energy & Environmental Science , 2025.

[E11] Zhang, SS "Giải mã bí ẩn của LiFSI như một loại muối đơn trong chất điện giải có nồng độ thấp đến trung bình." Tạp chí Hóa học Năng lượng , 2022.

[E12] "Sự tiến hóa của chất điện phân: Lộ trình từ cấu trúc dung môi đến pin thế hệ tiếp theo." Nano-Micro Letters (Springer) , 2026.

[E13] "Kỹ thuật điện phân để điều chỉnh SEI trên cực dương Si trong pin Li." EnergyZ (Nhà xuất bản OAE) , 2026.

Thiết kế giao diện bền bỉ và áp suất thấp cho pin thể rắn hoàn toàn sử dụng sunfua.

2026-09-22 | Jerry Huang

Ghi chú của biên tập viên: Vào ngày 21 tháng 4 năm 2026, nhóm nghiên cứu của Viện sĩ Xueliang Sun và Changhong Wang tại Viện Công nghệ Đông Ninh đã công bố bài báo nghiên cứu có tiêu đề "Giao diện chất đàn hồi ion cho pin thể rắn toàn phần bền bỉ và áp suất thấp" trên tạp chí Advanced Energy Materials. Nghiên cứu này đề xuất một chiến lược giao diện chất đàn hồi dẫn điện ion, tạo ra một giao diện composite kết hợp tính linh hoạt cơ học với khả năng dẫn điện ion, cho phép hoạt động ổn định của pin thể rắn toàn phần (ASSB) dưới áp suất bên ngoài thấp. Vật liệu đàn hồi ion được thiết kế, bao gồm SIBS (copolyme khối styren-isobutylene-styren) và LiTFSI-G3 (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide với triglyme), thể hiện hiệu suất toàn diện vượt trội: độ dẫn điện ion ở nhiệt độ phòng là 0,3 mS cm⁻¹, độ dẫn điện của chất điện phân hỗn hợp cao tới 5,23 mS cm⁻¹, mô đun đàn hồi thấp 29,8 MPa và độ ổn định nhiệt tuyệt vời (≥400 °C). Nhờ thiết kế giao diện này, pin cung cấp dung lượng ban đầu là 200 mAh g⁻¹ ở áp suất xếp chồng thấp chỉ 5 MPa và đạt được chu kỳ ổn định trong hơn 700 chu kỳ ở tốc độ 1C. Nhờ những nỗ lực của các nhà nghiên cứu trong việc đưa ra giải pháp quan trọng về xử lý giao diện trong ASSB dựa trên sunfua.

Tóm tắt

Pin thể rắn toàn phần (ASSB) hứa hẹn rất nhiều tiềm năng như hệ thống lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo nhờ mật độ năng lượng cao và độ an toàn vốn có. Tuy nhiên, việc triển khai thực tế của chúng bị cản trở bởi nhu cầu áp suất bên ngoài cao (thường là hàng chục megapascal) để duy trì tiếp xúc giao diện rắn-rắn và đảm bảo độ ổn định chu kỳ lâu dài. Ở đây, chúng tôi báo cáo về một chất đàn hồi ion được thiết kế đặc biệt để cho phép hoạt động ổn định của ASSB dưới áp suất xếp chồng giảm đáng kể. Chất đàn hồi này kết hợp ma trận polymer linh hoạt về mặt cơ học với pha dẫn điện ion, mang lại độ dẫn điện ion cao ở nhiệt độ phòng (0,3 mS cm−1), mô đun đàn hồi thấp (29,8 MPa), độ ổn định nhiệt tuyệt vời (≥400°C) và khả năng tương thích hóa học mạnh mẽ với chất điện phân thể rắn gốc sunfua (SSE). Khi được tích hợp với SSE sunfua, vật liệu composite thể hiện độ dẫn điện ion đáng kể ở nhiệt độ phòng là 5,23 mS cm−1. Việc kết hợp vật liệu composite này vào ASSB với cực âm có hàm lượng niken cao (Ni ≥ 90%) mang lại dung lượng ban đầu là 200 mAh g−1 ở tốc độ 0,05C và độ ổn định chu kỳ vượt trội trong hơn 700 chu kỳ ở tốc độ 1C dưới áp suất xếp chồng thấp chỉ 5 MPa. Chiến lược chất đàn hồi ion này giúp giảm thiểu sự suy thoái cơ học điện hóa, loại bỏ yêu cầu áp suất cao và cung cấp một lộ trình có thể mở rộng hướng tới các công nghệ ASSB bền vững và thiết thực.

Hãy cùng nhìn lại những thách thức hiện tại về giao diện rắn-rắn trong pin ASSB gốc sunfua:

Vấn đề giao diện rắn-rắn trong pin thể rắn toàn phần gốc sunfua về cơ bản bắt nguồn từ việc chất rắn không thể "thấm ướt" và bám dính vào nhau một cách đồng nhất như chất điện phân lỏng, dẫn đến tiếp xúc kém, phản ứng giao diện quá mức và hình thành vết nứt. Đây là trở ngại lớn nhất trong việc chuyển đổi pin thể rắn toàn phần gốc sunfua từ phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt. Các thách thức cụ thể có thể được phân loại thành ba nhóm: thiếu tiếp xúc vật lý, phản ứng phụ hóa học và hỏng hóc cơ học.

Một. Tiếp xúc vật lý kém — "Mạch hở" của các đường dẫn ion

Tiếp xúc điểm : Cả hạt catốt và chất điện giải đều là chất rắn cứng; sau khi trộn, chúng chỉ có thể tạo thành tiếp xúc điểm-điểm với nhiều khoảng trống ở giao diện, dẫn đến tắc nghẽn các kênh vận chuyển ion liti và trở kháng giao diện cao.

Không có khả năng tự phục hồi : Trong pin lỏng, chất điện phân chảy để lấp đầy các khe hở khi các điện cực giãn nở và co lại; một khi giao diện rắn-rắn bị tách rời, sự ngắt kết nối là vĩnh viễn.

Hai. Phản ứng phụ hóa học phong phú — "Ngộ độc" giao diện

Phía cực âm : Dưới điện áp cao, chất điện phân sunfua dễ bị oxy hóa và phản ứng với vật liệu cực âm để tạo thành các lớp giao diện có độ dẫn điện thấp (ví dụ: Li₂S, P₂Sₓ). Một "lớp điện tích không gian" cũng hình thành - các ion liti bị cạn kiệt tại giao diện, giống như một khu vực giới hạn tốc độ đột ngột trên đường cao tốc, gây ra sự gia tăng đáng kể về trở kháng.

Phía cực dương : Khi tiếp xúc với kim loại lithi, các phản ứng khử dễ dàng xảy ra, tạo ra các sản phẩm phụ có trở kháng cao và thúc đẩy sự phát triển của các nhánh lithi dọc theo ranh giới hạt, có thể xuyên qua chất điện phân và gây đoản mạch.

Ba. Hỏng hóc cơ học — "Phân rã" sau khi đạp xe

Thay đổi thể tích : Trong quá trình sạc và xả, vật liệu điện cực trải qua quá trình giãn nở và co lại (anode silicon có thể phồng lên hơn 300%). Sau hàng trăm chu kỳ, các bề mặt tiếp xúc rắn-rắn bị nứt và bong tróc, dẫn đến giảm dung lượng đáng kể.

Yêu cầu về áp suất bên ngoài : Trong phòng thí nghiệm, sự tiếp xúc giữa các bề mặt có thể được duy trì bằng cách tác dụng áp suất bên ngoài từ hàng chục đến hàng trăm megapascal. Tuy nhiên, các hệ thống tạo áp suất như vậy không thể được triển khai trong xe cộ. Việc đạt được sự tiếp xúc ổn định dưới áp suất bằng không hoặc thấp trong quá trình sản xuất hàng loạt vẫn là một thách thức kỹ thuật lớn.

Đáng chú ý, chất điện phân sunfua cực kỳ nhạy cảm với độ ẩm — khi tiếp xúc với nước sẽ giải phóng khí H₂S độc hại. Điều này đòi hỏi toàn bộ quy trình sản xuất phải được thực hiện trong môi trường khí trơ hoặc điều kiện điểm sương cực thấp, càng làm tăng thêm khó khăn trong việc thiết kế giao diện.

Thẩm quyền giải quyết

https://doi.org/10.1002/aenm.202504652

Chất điện phân được thiết kế mới cho phép pin lithium có mật độ năng lượng trên 700 Wh/kg.

2026-03-27 | Jerry Huang

Ghi chú của biên tập viên: Các vật liệu mới được tổng hợp mang lại cơ hội cho các chất điện phân mới, cho phép pin lithium-kim loại dạng túi đạt được mật độ năng lượng lớn hơn 700 Wh/kg ở nhiệt độ phòng và khoảng 400 Wh/kg ở -50 °C. Muối lithium LiFSI đóng vai trò rất tích cực trong thiết kế chất điện phân. Xin chân thành cảm ơn nghiên cứu và phương pháp tiếp cận tuyệt vời của Viện sĩ Jun Chen và nhóm nghiên cứu Qing Zhao từ Đại học Nankai. Nghiên cứu của họ có thể mang lại cho chúng ta những khác biệt và nguồn cảm hứng gì? Hãy cùng tìm hiểu.

Tóm tắt

Trong những thập kỷ qua, dung môi điện phân cho các thiết bị điện hóa chủ yếu sử dụng các phối tử gốc oxy (O) và nitơ (N), trong đó tương tác lưỡng cực-ion (Li+, Na+, v.v.) thường tạo nền tảng cho sự phân ly và vận chuyển ion nhưng lại cản trở quá trình truyền điện tích tại giao diện điện phân-điện cực. Ở đây, bằng cách tổng hợp các ankan có cấu trúc monofluor hóa, chúng tôi chứng minh rằng các phối tử gốc flo (F) với sự cản trở không gian được thiết kế và tính bazơ Lewis cho phép hòa tan muối với nồng độ hơn 2 mol/L. Trong số đó, chất điện phân Li-ion gốc 1,3-difluoro-propane (DFP) sở hữu tất cả các ưu điểm cho pin mật độ năng lượng cao và hoạt động ở nhiệt độ thấp, bao gồm độ nhớt thấp (0,95 cp), độ ổn định oxy hóa cao (>4,9 V) và độ dẫn điện ion là 0,29 mS/cm ở -70 °C. Bằng cách kết hợp các nguyên tử F vào lớp vỏ solvat hóa đầu tiên, sự phối hợp yếu giữa F–Li+ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình mạ/tách Li với hiệu suất Coulomb (CE) lên đến 99,7% và mật độ dòng điện trao đổi lớn hơn một bậc so với sự phối hợp O–Li+ ở -50 °C. Các chất điện phân này cũng cho phép vận hành các pin lithium-kim loại dạng túi với lượng chất điện phân nhỏ hơn 0,5 g/Ah, đạt được mật độ năng lượng lớn hơn 700 Wh/kg ở nhiệt độ phòng và khoảng 400 Wh/kg ở -50 °C. Các chất điện phân hydrofluorocarbon (HFC) trong nghiên cứu này cung cấp một phương pháp khả thi để xây dựng các hệ thống điện hóa vượt ra ngoài hóa học phối hợp truyền thống.

Thẩm quyền giải quyết

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10210-6

Tin nóng: Pin thể rắn có khả năng mở rộng, sạc đầy trong 5 phút được ra mắt tại CES 2026

2026-01-07 | Jerry Huang

Tin tức từ Triển lãm Điện tử Tiêu dùng (CES) 2026 tại Las Vegas: Một công ty khởi nghiệp của Phần Lan, Donut Lab, đã giới thiệu sản phẩm "công nghệ cao" đầy đột phá của họ tại triển lãm CES thường niên - công ty này tuyên bố pin của họ là loại pin thể rắn hoàn toàn (ASSB) đầu tiên trên thế giới được sản xuất hàng loạt. Tại triển lãm CES 2026, Donut Lab đã công bố ra mắt loại pin mà họ gọi là pin thể rắn hoàn toàn đầu tiên trên thế giới, sẵn sàng cho sản xuất OEM và sẽ là loại pin đầu tiên được ứng dụng trên các mẫu xe máy hai bánh TS Pro và Ultra của Verge Motorcycles. Nếu sản phẩm này thực sự được giao đến tay khách hàng, đây sẽ là một cột mốc quan trọng trong lộ trình điện khí hóa toàn cầu, đánh dấu sự chuyển đổi công nghệ thể rắn từ phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt. Trong một thông cáo báo chí trên trang web chính thức, Donut Lab tuyên bố cam kết đổi mới và cung cấp các giải pháp điện khí hóa kiểu mới bằng cách không ngừng vượt qua giới hạn hiệu suất của xe điện và đưa công nghệ mới ra thị trường. Donut Lab đang định hình tương lai của ngành giao thông vận tải. "Giờ đây, Donut Lab tự hào ra mắt pin thể rắn hoàn toàn đầu tiên trên thế giới có thể được sử dụng cho sản xuất xe OEM. Pin thể rắn của Donut Lab sẽ được đưa vào ứng dụng thương mại ngay lập tức, cung cấp năng lượng cho dòng xe máy Verge hiện có."

Theo các báo cáo, pin thể rắn hoàn toàn của Donut Lab cung cấp mật độ năng lượng 400Wh/kg, cho phép phạm vi hoạt động xa hơn, cấu trúc nhẹ hơn và tính linh hoạt chưa từng có trong thiết kế xe và sản phẩm.

Pin có thể được sạc đầy chỉ trong 5 phút mà không cần giới hạn sạc ở mức 80%, và hỗ trợ xả đầy an toàn, lặp đi lặp lại và đáng tin cậy.

Khác với các loại pin lithium-ion truyền thống, loại pin thể rắn hoàn toàn này mang lại “sự suy giảm dung lượng tối thiểu” trong suốt vòng đời của nó. Người ta tuyên bố rằng nó đã được thử nghiệm với 100.000 chu kỳ sạc, cung cấp tuổi thọ thực tế vượt xa các công nghệ hiện có. An toàn là một tính năng cốt lõi khác của nó: không có chất điện phân lỏng dễ cháy, không có hiện tượng quá nhiệt và không có các nhánh kim loại! Điều này về cơ bản loại bỏ nguyên nhân gây cháy pin, làm cho nó cực kỳ an toàn và thực sự mang tính cách mạng. Donut Lab tuyên bố rằng hiệu năng của pin đã được kiểm tra nghiêm ngặt ở nhiệt độ từ -30 đến hơn 100 độ C (duy trì 99% dung lượng “không có dấu hiệu bắt lửa hoặc suy giảm”).

Về nguyên liệu thô và chi phí, Donut Lab tuyên bố rằng pin thể rắn của họ được làm hoàn toàn từ “các vật liệu dồi dào, giá cả phải chăng và an toàn về mặt địa chính trị”, không chứa các nguyên tố quý hiếm, và có giá thành thấp hơn so với các loại pin lithium-ion thay thế. Tuy nhiên, Donut Lab không nêu rõ các vật liệu cụ thể cần thiết để sản xuất pin thể rắn hoàn toàn của họ.

Antuan Goodwin, một nhà báo kỳ cựu trong ngành công nghiệp ô tô, đã có cơ hội tiếp xúc trực tiếp với mẫu pin thể rắn hoàn toàn của Donut Lab tại triển lãm CES năm nay. Theo giới thiệu của ông, kích thước pin này tương đương với một chiếc điện thoại thông minh màn hình lớn (như iPhone 17 Pro Max), và nó cực kỳ nhẹ. Loại pin siêu nhẹ này cũng sẽ rất phù hợp để ứng dụng trong máy bay không người lái trong tương lai.

Theo kế hoạch của mình, Donut Lab sẽ xây dựng một giải pháp để kết hợp các pin này thành các khối nguồn lớn hơn có công suất 5 kWh; và mỗi khối có kích thước tương đương với máy chơi game PS5. Kích thước nhỏ gọn của nó sẽ cho phép lắp đặt bốn khối nguồn như vậy vào khung xe máy Verge TS Pro. Thiết kế đột phá này được hưởng lợi từ động cơ điện hình tròn tích hợp trong bánh xe mà Donut Lab đã công bố năm ngoái. Hôm thứ Hai, Donut Lab và Verge Motorcycles thông báo rằng xe máy Verge sẽ là phương tiện sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới được trang bị loại pin mới này. Xe máy có thời gian sạc chỉ 10 phút, cung cấp phạm vi hoạt động lên đến 60 km mỗi phút sạc. Và phiên bản Verge Ultra của họ có thể đi được tới 600 km chỉ với một lần sạc. Tuổi thọ 100.000 chu kỳ của pin này có thể được hiểu là phạm vi hoạt động lý thuyết lên đến 60 triệu km. Ngay cả khi được sử dụng 60.000 km mỗi năm, pin này về mặt lý thuyết có thể tồn tại đến 1000 năm. Một số người nói rằng, điều này nghe có vẻ "quá tốt để có thể là sự thật".

“Donut Lab đã chế tạo một loại pin Donut thể rắn hiệu suất cao mới, có thể sản xuất hàng loạt và hiện đang được sử dụng thực tế trên các xe máy Verge Motorcycles vào quý 1 năm 2026.” Giá của Verge TS Pro bắt đầu từ 29.900 đô la. Bên cạnh việc lắp đặt trong xe máy điện, pin thể rắn rõ ràng hứa hẹn hơn trong ứng dụng cho xe điện. Goodwin cho biết những ưu điểm của công nghệ này càng rõ rệt hơn ở các phương tiện lớn - việc giảm trọng lượng và cải thiện tốc độ sạc sẽ mang lại hiệu quả gấp đôi trong thực tế sử dụng. Hôm thứ Hai, Donut Lab thông báo sẽ hợp tác với công ty xe điện WattEV để tạo ra một nền tảng xe điện mô-đun siêu nhẹ kết hợp công nghệ động cơ và pin của Donut.

"Pin thể rắn từ trước đến nay vẫn được mô tả là 'chỉ còn vài năm nữa thôi'," Giám đốc điều hành của Donut Lab, Marko Lehtimäki, cho biết. "Câu trả lời của chúng tôi thì khác. Chúng đã sẵn sàng ngay hôm nay. Không phải sau này."

Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy xem xét các loại pin hiện đang được sử dụng rộng rãi trong thương mại. Từ trước đến nay, ngành công nghiệp pin luôn tồn tại "Bộ ba bất khả thi" hay "Tam vị kỷ bất khả thi", ám chỉ khó khăn trong việc cân bằng đồng thời ba chỉ số cốt lõi của pin (hiệu suất, chi phí và an toàn). Việc tối ưu hóa một trong số chúng thường đòi hỏi phải hy sinh các chỉ số khác, hoặc thậm chí là hai chỉ số.

Để so sánh, mật độ năng lượng của các loại pin lithium-ion thương mại hàng đầu dao động từ khoảng 250 đến 300 Wh/kg, với tuổi thọ điển hình khoảng 5000 chu kỳ. Để kéo dài tuổi thọ pin, người ta thường không khuyến khích sạc pin quá 80%. Nếu tất cả các đặc điểm của pin Donut đều đúng, về cơ bản nó vượt trội hơn công nghệ hiện có ở mọi khía cạnh.

Các nhà sản xuất pin khác đã đạt được tiến bộ gì cho đến nay? Kế hoạch của họ về sản xuất hàng loạt pin ASSB là gì? Vào tháng 10 năm 2025, Sunwoda đã công bố pin thể rắn polymer thế hệ mới với mật độ năng lượng 400Wh/kg, có tuổi thọ chỉ 1200 chu kỳ; pin siêu bền Shenxing thế hệ thứ hai do CATL ra mắt vào tháng 4 năm 2025 cũng đã được thương mại hóa với phạm vi hoạt động 520 km sau 5 phút sạc. Tuổi thọ chu kỳ của pin LFP thế hệ thứ năm của hãng này ước tính khoảng hơn 3000 chu kỳ.

Ban đầu, Toyota dự định sản xuất hàng loạt pin thể rắn hoàn toàn vào năm 2020, nhưng sau đó đã bị hoãn đến năm 2023, rồi đến năm 2026, và hiện tại là năm 2027-2028. Samsung SDI cũng đặt mục tiêu sản xuất pin thể rắn hoàn toàn quy mô lớn vào năm 2027.

CATL có kế hoạch sản xuất pin thể rắn quy mô nhỏ vào năm 2027 và quy mô lớn vào khoảng năm 2030. Hyundai và Kia cho biết thời điểm này sẽ không sớm hơn năm 2030. Bloomberg NEF dự đoán rằng ngay cả đến năm 2035, pin thể rắn cũng chỉ chiếm khoảng 10% thị phần toàn cầu từ xe điện và các hệ thống lưu trữ năng lượng.

Các nhà đầu tư và công ty tư vấn vẫn lạc quan về nhu cầu lithium trong năm 2026.

2025-12-17 | Jerry Huang

Thị trường xe điện toàn cầu đã đạt được tốc độ tăng trưởng tương đối "hợp lý" cùng với sự suy giảm trợ cấp xe điện trên toàn thế giới trong vài năm qua, dẫn đến nhu cầu về muối lithium thấp hơn dự kiến trong cùng kỳ.

Mới đây, công ty tư vấn Adamas Intelligence dự đoán rằng khi xe điện bước vào giai đoạn tương đối ổn định, sự tăng trưởng nhu cầu lưu trữ năng lượng sẽ trở thành "yếu tố biến động chính" ảnh hưởng đến sản xuất pin, và cuối cùng sẽ định hình nhu cầu lithium vào năm 2026. Citigroup, UBS và Bernstein dự đoán rằng sự mở rộng lưu trữ năng lượng này sẽ khiến thị trường lithium toàn cầu thiếu hụt vào năm tới. Nhu cầu lithium trong phân khúc lưu trữ năng lượng có khả năng tăng 55% vào năm tới, vượt xa mức tăng 19% của xe điện.

Một công nghệ xanh và chi phí thấp khác được tiết lộ để tái chế catốt LIB

2025-11-25 | Jerry Huang

Ghi chú của biên tập viên: Sự phát triển nhanh chóng của thiết bị điện tử tiêu dùng, xe điện (EV) và hệ thống lưu trữ năng lượng lưới điện đã dẫn đến nhu cầu pin lithium-ion (LIB) rất lớn. Tuy nhiên, với tuổi thọ chỉ 6-8 năm, hơn 11 triệu tấn pin dự kiến sẽ hết hạn vào năm 2030, gây ra áp lực tài nguyên chưa từng có, rủi ro môi trường và thách thức kinh tế. Hiện nay, vật liệu catốt tái chế (đặc biệt là oxit kim loại phân lớp (LMO), chứa các nguyên tố có giá trị cao như Li, Co, Ni và Mn, đang là trọng tâm của những nỗ lực tái chế này.

Sau đây là một phương pháp tiếp cận khác được nhóm Quanquan Pang tại PKU phối hợp với nhóm Jiashen Meng tại WUT trình bày về việc tái chế catốt LIB đã qua sử dụng, đặc biệt là LMO. Xin chân thành cảm ơn tất cả các nhà nghiên cứu.

Đáng chú ý là phương pháp LTMS-ECR này xử lý trực tiếp các catốt đã qua sử dụng vẫn còn gắn vào bộ thu dòng điện bằng nhôm, mà không cần bước nghiền điện cực thành "bột đen" và đơn giản hóa đáng kể các bước xử lý trước.

Công nghệ LTMS-ECR được cho là có tiềm năng đạt lợi nhuận cao là 1,86 đô la/kg trong việc tái chế pin đã qua sử dụng do sử dụng chất điện phân muối nóng chảy có thể tái sử dụng giá rẻ và Li2O, cùng với các sản phẩm phụ có giá trị cao là Co3O4 và LiCl, cho thấy sự cải thiện gần gấp mười lần so với các công nghệ luyện kim nhiệt và luyện kim thủy luyện.

Các phân tích về tác động kỹ thuật, kinh tế và môi trường cho thấy LTMS-ECR thể hiện tính khả thi kinh tế và tính bền vững carbon đáng kể. Hiệu suất thu hồi cao, mức tiêu thụ năng lượng thấp và thân thiện với môi trường của nó mở ra một hướng đi hóa học mang tính cách mạng cho việc tái chế vật liệu catốt.

Tóm tắt

Tái chế điện hóa (ECR) mang đến một chiến lược đầy hứa hẹn, khai thác năng lượng tái tạo để phân hủy oxit kim loại phân lớp (LMO) đã qua sử dụng. Tuy nhiên, các phương pháp ECR hiện tại chỉ giới hạn ở nhiệt độ vận hành cao (lên đến 750 °C) sử dụng kiềm cacbonat hoặc clorua nóng chảy làm chất điện phân, dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao cho nhiệt đầu vào. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất một chất điện phân nóng chảy kiềm cloraluminat có nhiệt độ nóng chảy thấp bao gồm AlCl3–LiCl, cho phép điện phân ECR ở nhiệt độ thấp tới 150 °C. Do độ hòa tan cao của chất mang điện O2− trong dung dịch kiềm cloraluminat nóng chảy, catốt LMO trải qua quá trình phân hủy khử điện hóa để tạo ra kim loại chuyển tiếp nguyên tố và liti clorua (LiCl). Điều quan trọng là hai sản phẩm không hòa tan trong dung dịch nóng chảy bổ sung Li2O và có thể được tách ra bằng phương pháp xử lý ngâm chiết nước dễ dàng. Đáng chú ý, bằng cách kết hợp anot trơ TiN, khí thải CO2 trong quá trình điện phân được loại bỏ bằng cách tạo ra O2, góp phần hơn nữa vào tính trung hòa carbon. Với phương pháp điện phân muối nóng chảy nhiệt độ thấp (LTMS-ECR), tỷ lệ thu hồi coban cao đạt 97,3% cho LiCoO2. Các phân tích kinh tế kỹ thuật dự đoán rằng công nghệ LTMS-ECR giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải CO2 khoảng 20% và mang lại lợi nhuận cao hơn gần mười lần so với các phương pháp thông thường. Phương pháp này đại diện cho một giải pháp thay thế mang tính cách mạng cho việc tái chế pin LIB đã qua sử dụng hiệu quả về mặt năng lượng, bền vững và khả thi về mặt kinh tế.

Tài liệu tham khảo

https://doi.org/10.1002/adma.202512984

Điều gì đang xảy ra trên thị trường lithium, đặc biệt là LiPF6?

2025-10-31 | Jerry Huang

Trong bốn tháng qua, nhiều loại muối lithium bao gồm các loại muối nền như lithium cacbonat và lithium hydroxit đã có mức tăng giá thị trường rõ rệt, cũng như LiPF6 và LiFSI, dựa trên tình hình cung và cầu.

Nhu cầu lưu trữ năng lượng muối lithium từ thị trường nội địa đã tăng nhanh trong nửa cuối năm, cùng với nhu cầu pin lithium ngày càng tăng từ thị trường xe điện trong giai đoạn bùng nổ thường lệ vào tháng 9 và tháng 10, khiến nhu cầu về lithium từ các nhà sản xuất pin cũng tăng mạnh, gần như đạt công suất tối đa. Đáng ngạc nhiên là nhu cầu từ thị trường nước ngoài cũng tiếp tục tăng. Nhu cầu mạnh mẽ từ thị trường này là động lực hỗ trợ cho việc tăng giá muối lithium. Do LiPF6 vẫn là muối điện phân chính tại thị trường Trung Quốc, giá của nó đã liên tục tăng nhanh, vượt qua giá LiFSI vào tháng 10 năm 2025. Chúng ta đã chứng kiến tình trạng tương tự nhiều lần trong lịch sử.

Mặt khác, cạnh tranh về giá trong vài năm qua đã dẫn đến việc nhiều nhà sản xuất muối lithium vừa và nhỏ phải tạm dừng sản xuất; một số nhà sản xuất hàng đầu cũng đã ngừng một phần công suất sản xuất, việc khởi động lại sẽ mất hai hoặc ba tháng. Nhiều nhà máy và công suất mới được quy hoạch đã không diễn ra suôn sẻ như mong đợi. Nguồn cung muối lithium trên thị trường đã tạm thời bị thắt chặt sau một thời gian dư thừa công suất trong vài năm.

Do giá của các loại muối lithium nền tảng như lithium cacbonat và lithium hydroxit liên tục tăng trong bốn tháng qua, chi phí của LiPF6 và LiFSI cũng tăng theo.

Cho đến nay, LiPF6 vẫn là muối lithium chính cho sản xuất chất điện phân tại thị trường nội địa Trung Quốc, khiến nhu cầu về loại muối này hiện tại cao hơn các loại muối khác. Liệu sự mất cân bằng cung cầu sẽ tiếp tục gia tăng hay sẽ tiến gần đến trạng thái cân bằng trong tương lai gần? Hãy cùng chờ xem.

Poworks cung cấp lithium carbonate chất lượng cao, loại dùng cho pin, lithium hydroxide, LiPF6 và LiFSI, độ tinh khiết kỹ thuật hoặc cao, chất lượng cao với tốc độ tối đa. Hãy thoải mái kết nối.

Vật liệu halogen có mật độ năng lượng cao và tuổi thọ dài giá rẻ được tiết lộ

2025-09-09 | Jerry Huang

Ghi chú của biên tập viên: Trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, pin thể rắn hoàn toàn được coi là giải pháp tốt nhất cho công nghệ lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo, tuy nhiên, sự phát triển của chúng từ lâu đã bị hạn chế bởi những nút thắt quan trọng trong vật liệu điện cực. Pin thể rắn hoàn toàn (ASSB) truyền thống thường có điện cực được cấu tạo từ vật liệu hoạt tính, chất điện phân rắn và phụ gia dẫn điện. Tuy nhiên, các thành phần không hoạt tính này (chiếm 40–50% thể tích điện cực) không chỉ làm giảm mật độ năng lượng mà còn gây ra các phản ứng phụ giao diện và làm tăng độ quanh co trong quá trình vận chuyển lithium-ion. Mặc dù thiết kế "Tất cả trong một" (vật liệu thể hiện độ dẫn điện và hoạt tính điện hóa cao) có thể giải quyết những vấn đề này, nhưng các vật liệu hiện có như oxit (dung lượng thấp) và sunfua (chi phí cao) lại khó đáp ứng các yêu cầu của thị trường trong tương lai. Halogen có lợi thế về chi phí thấp và độ dẫn ion cao, nhưng lại không đủ độ dẫn điện tử và mật độ năng lượng. Do đó, việc phát triển các vật liệu tất cả trong một kết hợp hiệu suất điện hóa cao, khả năng mở rộng chi phí thấp với độ ổn định cơ học đã trở thành một thách thức quan trọng.

Đây là một ví dụ tuyệt vời. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Western Ontario ở Canada đã đưa ra một câu trả lời mang tính cách mạng trong nghiên cứu Nature của họ—họ đã thiết kế vật liệu halide đầu tiên trên thế giới, Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄, với khả năng tự phục hồi động và tích hợp ba trong một (cực âm/chất điện phân/chất dẫn điện). Thông qua các phản ứng oxy hóa khử Fe²⁺/Fe³⁺ thuận nghịch và cơ chế chuyển đổi từ giòn sang dẻo độc đáo, vật liệu này vẫn giữ được 90% công suất sau 3.000 chu kỳ, đạt được mật độ năng lượng điện cực là 529,3 Wh kg⁻¹ (có thể mở rộng lên 725,6 Wh kg⁻¹ với thiết kế composite). Đáng chú ý hơn, chi phí của nó chỉ bằng 26% so với điện cực thông thường. Bức xạ synchrotron cùng với mô phỏng nguyên tử đã lần đầu tiên tiết lộ cơ chế tự phục hồi do di chuyển sắt! Công trình này không chỉ giải phóng vật liệu lõi cho pin thể rắn hoàn toàn mà còn cung cấp một ví dụ điển hình cho thiết kế tất cả trong một tích hợp vật liệu, cơ học và điện hóa. Nhờ nỗ lực to lớn của tất cả các nhà nghiên cứu.

Tóm tắt

Pin thể rắn hoàn toàn đòi hỏi thiết kế catốt tiên tiến để hiện thực hóa tiềm năng về mật độ năng lượng cao và tính khả thi về mặt kinh tế. Catốt tích hợp tất cả trong một, loại bỏ các chất phụ gia dẫn điện không hoạt động và giao diện không đồng nhất, hứa hẹn mang lại năng lượng và độ ổn định đáng kể nhưng bị cản trở bởi các vật liệu thiếu độ dẫn điện Li+/e−, độ bền cơ học và độ ổn định về cấu trúc. Ở đây, chúng tôi giới thiệu Li1.3Fe1.2Cl4, một vật liệu halide tiết kiệm chi phí có thể khắc phục những thách thức này. Tận dụng quá trình oxy hóa khử Fe2+/Fe3+ thuận nghịch và vận chuyển Li+/e− nhanh trong khuôn khổ của nó, Li1.3Fe1.2Cl4 đạt được mật độ năng lượng điện cực là 529,3 Wh kg−1 so với Li+/Li. Quan trọng là Li1.3Fe1.2Cl4 thể hiện các đặc tính động học độc đáo trong quá trình tuần hoàn, bao gồm quá trình di chuyển Fe cục bộ thuận nghịch và quá trình chuyển đổi từ giòn sang dẻo mang lại hành vi tự phục hồi. Điều này cho phép đạt được độ ổn định chu kỳ vượt trội, duy trì khả năng lưu giữ 90% dung lượng trong 3.000 chu kỳ ở tốc độ 5°C. Việc tích hợp Li1.3Fe1.2Cl4 với oxit phân lớp giàu niken giúp tăng thêm mật độ năng lượng lên 725,6 Wh kg−1. Bằng cách khai thác các đặc tính cơ học động và khuếch tán ưu việt của halogenua tất cả trong một, nghiên cứu này thiết lập halogenua tất cả trong một như một hướng đi cho các catốt bền bỉ, giàu năng lượng trong pin thể rắn thế hệ tiếp theo.

Tài liệu tham khảo

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09153-1