Các nhà khoa học tuyên bố họ có thể sử dụng tài nguyên công nghệ lượng tử để giảm thời gian sạc 10 giờ xuống còn ba phút.
Các nhà nghiên cứu đã chuyển sang vật lý lượng tử để tìm manh mối về cách tạo ra pin cho xe điện (EV) có thể sạc nhanh như một bình xăng, nếu không muốn nói là nhanh hơn.
Một nhóm các nhà khoa học từ Trung tâm Vật lý lý thuyết của các hệ thống phức hợp tại Viện Khoa học cơ bản Hàn Quốc (IBS) đã khám phá cách tối ưu hóa pin lượng tử cho xe điện, xác định tốc độ sạc của một hệ thống như vậy.
Hiện tại, một chiếc ô tô điện mất khoảng 10 giờ để sạc đầy tại nhà và có thể sạc đầy trong vòng 20 đến 40 phút tại trạm sạc có bộ siêu nạp nhanh nhất. Lý tưởng nhất là để làm cho những chiếc xe này trở nên hấp dẫn hơn, thời gian cần thiết để sạc lại pin không được vượt quá thời gian cần thiết để tiếp nhiên liệu cho xe.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học của IBS đã quyết định chuyển sang lĩnh vực vật lý lượng tử, một lĩnh vực thường bí ẩn nghiên cứu vật chất và năng lượng ở cấp độ cơ bản nhất, nhằm tiết lộ bản chất và hành vi của các khối xây dựng của tự nhiên.
Trong nghiên cứu của mình, nhóm phát hiện ra rằng công nghệ lượng tử có thể cung cấp các cơ chế mới để sạc pin với tốc độ nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu cho biết cái gọi là "pin lượng tử" do các nhà khoa học đề xuất vào năm 2012, về mặt lý thuyết có thể khai thác các nguồn lượng tử, chẳng hạn như sự vướng víu, để sạc tất cả các tế bào trong pin cùng một lúc, tăng tốc đáng kể quá trình sạc pin.
lợi thế lượng tử
Trên thực tế, các loại pin dung lượng cao cần thiết cho xe điện thường chứa nhiều tế bào và lợi ích của việc sạc chúng cùng nhau lớn hơn lợi ích của việc sạc song song độc lập, các nhà nghiên cứu cho biết, được đo bằng một tỷ lệ gọi là "lợi thế sạc lượng tử". " cân đo.
Các nhà nghiên cứu đã hiểu rằng có hai nguồn khả dĩ đằng sau lợi thế lượng tử, một nguồn được gọi là "hoạt động toàn cầu", trong đó tất cả các tế bào có thể được kết nối với tất cả các tế bào khác cùng một lúc và "liên kết tất cả với tất cả" ( all-to- tất cả các khớp nối), mỗi pin có thể được kết nối với các pin khác, nhưng mỗi lần chỉ có thể kết nối một pin.
Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn chưa rõ liệu các tài nguyên này phải xảy ra đồng thời để đạt được lợi thế về sạc hay liệu có giới hạn nào đối với tốc độ sạc có thể đạt được hay không.
Các nhà nghiên cứu cho biết, nhóm IBS đã quyết định khám phá những câu hỏi này và tìm ra một số câu trả lời có thể đặt nền móng cho việc tạo ra pin xe điện sạc nhanh hơn.
Trong báo cáo, một trong những phát hiện của họ là "khớp nối tất cả với tất cả" trong pin lượng tử là không liên quan; hai là sự xuất hiện của "hoạt động toàn cầu" là thành phần duy nhất của sự thống trị lượng tử.
Các nhà nghiên cứu cho biết, nhóm cũng xác định chính xác nguồn gốc của lợi thế này, đồng thời loại trừ mọi khả năng thiết kế khác, cung cấp một kế hoạch chi tiết về cách phát triển pin lượng tử với khả năng sạc tối ưu.
Hình trên cho thấy sự so sánh giữa xe điện (EV) hiện tại và xe điện chạy bằng pin lượng tử trong tương lai. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sử dụng sạc lượng tử sẽ tăng tốc độ sạc của một chiếc xe điện trung bình lên 200 lần, điều đó có nghĩa là thời gian sạc tại nhà có thể giảm từ 10 giờ xuống còn 3 phút và thời gian sạc tại trạm sạc có thể được rút ngắn. từ 30 phút đến 9 giây.
Từ giờ đến phút
Trong tương lai, nhóm sẽ định lượng cụ thể mức độ sạc nhanh có thể đạt được trong thiết kế lượng tử. Trong khi ở pin cổ điển, tốc độ sạc tối đa tăng tuyến tính với số lượng pin, thì các nhà nghiên cứu của IBS phát hiện ra rằng pin lượng tử có thể đạt được tỷ lệ tốc độ sạc bậc hai thông qua "hoạt động toàn cầu".
Ví dụ: nếu bạn cho rằng một chiếc ô tô điện trung bình chứa 200 cục pin, thì tốc độ sử dụng sạc lượng tử có thể nhanh hơn 200 lần so với pin thông thường. Các nhà nghiên cứu cho biết điều này có khả năng mang lại thời gian sạc tại nhà từ 10 giờ xuống còn 3 phút. Thời gian sạc của pin tại trạm sạc mất 30 phút, và trong tương lai pin lượng tử về mặt lý thuyết có thể được sạc trong vài giây.
Các nhà nghiên cứu đã xuất bản bài báo trên tạp chí Physical Review Letters.
Các nhà nghiên cứu nói rằng mặc dù nghiên cứu về pin lượng tử vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng ý nghĩa đối với việc thiết kế pin xe điện trong tương lai là rất lớn.
Ngoài ra, pin EV không phải là lĩnh vực công việc duy nhất của họ. Ví dụ, nghiên cứu có thể được áp dụng cho các nhà máy điện nhiệt hạch cần sạc và xả một lượng lớn năng lượng ngay lập tức.