Xe điện hiện tại đều dùng ắc quy lithium-ion vì ưu điểm mật độ năng lượng, kích thước và khả năng giữ năng lượng của chúng so với ắc quy axit-chì cũ, nhưng trang bị này cũng còn nhiều điểm yếu – Ảnh: HyundaiẮc quy lithium-ion trên xe điện hiện tại có thể là giải pháp hiệu quả hơn ắc quy axit-chì trên các mẫu xe điện đời đầu ra mắt đầu thập kỷ trước. Dù vậy, loại trang bị này vẫn tồn tại quá nhiều bất cập. Khó khai thác nguyên liệu thô, kim loại hiếm đắt đỏ, độ ổn định khi bị tác động vật lý hay các hóa chất phân hủy lâu (chẳng hạn polypropylene mất hàng trăm tới hàng ngàn năm mới phân hủy được tự nhiên)… là một số ví dụ.
Cũng vì lý do này mà không ít nhà khoa học trên thế giới chứ không riêng gì các hãng xe đang tìm kiếm những giải pháp thay thế cho ắc quy lithium-ion, hay ít nhất là chất lithium bên trong.
Giải pháp mới nhất, theo tạp chí khoa học Matter, tới từ… hải sản, hay cụ thể hơn là các loài động vật giáp xác như tôm, cua…
Để hiểu rõ giải pháp thay thế này, đầu tiên ta phải hiểu đôi chút về cách vận hành của ắc quy điện. Ở dạng đơn giản nhất, ắc quy bao gồm một cực dương, một cực âm và một lớp điện phân kết nối hai bên. Khi ắc quy được sạc hoặc đang phóng điện, phản ứng oxy hóa xảy ra khi ion tích điện từ cực dương chạy qua lớp điện phân sang cực âm.
Ắc quy xe điện rất cần trọng lượng và kích thước tối ưu, bởi vậy nên nhiều giải pháp ắc quy điện phù hợp với thực tiễn nhiều ngành nghề khác nhưng không thể sử dụng trên ô tô – Ảnh: Hyundai
Vấn đề của ắc quy điện, tới từ lớp điện phân khi chúng rất độc hại và cũng khó phân hủy, chưa kể khả năng ăn mòn mạnh và dễ cháy .
Giải pháp tới từ động vật giáp xác có tên Chitosan – một vật liệu sinh học gốc kitin có rất nhiều trong lớp vỏ ngoài của những loài này có thể được sử dụng làm chất điện phân.
Ưu điểm của một lớp điện phân tạo thành từ Chitosan là việc chúng có thể phân hủy tự nhiên chỉ trong vòng 5 tháng, và không gây hại môi trường.
Nguồn Chitosan cũng cực kỳ dễ kiếm vì vỏ các loài tôm, cua có thể lấy từ phế thải hải sản. Thêm vào đó, vật liệu đi cùng loại điện phân trên có thể sử dụng kẽm thay vì chì, hay gần đây là lithium – một chất dễ tái chế và cũng dễ kiếm hơn nhiều.
Như vậy, một ắc quy từ Chitosan và kẽm sẽ giải quyết hiệu quả hai mối lo là môi trường và chi phí. Tuy nhiên chúng còn một ưu điểm nữa. Ắc quy dạng này có thể giữ lại 99,7% dung lượng ắc quy sau 1.000 chu kỳ xả nạp thay vì 70 – 75% như thường thấy trên ắc quy kẽm thường, và ngang bằng ắc quy lithium-ion.
Vấn đề duy nhất khiến các nhà khoa học đau đầu trong việc ứng dụng giải pháp mới này là kích thước và trọng lượng. Ngay cả với những ưu điểm nói trên, việc kích thước ắc quy có thể tăng gấp 2 hoặc 3 cũng khiến trang bị này không còn khả thi trên ô tô vốn yêu cầu yếu tố gọn nhẹ.