Công nghệ pin Graphene Aluminium-Ion của GMG đạt mốc sạc đầy trong 6 phút

Brisbane, Australia — Nhóm Sản Xuất Graphene Ltd. (TSXV: GMG) (OTCQX: GMGMF) đã công bố một bước đột phá quan trọng trong hành trình phát triển pin của mình, đưa công nghệ Pin Graphene Nhôm-Ion thế hệ tiếp theo (G+AI) vào giai đoạn then chốt. Được phát triển hợp tác với Đại học Queensland theo Thỏa thuận Phát triển Chung với Rio Tinto và được hỗ trợ bởi Trung tâm Đổi mới Pin của Indiana, pin GMG hiện thể hiện các đặc tính hiệu suất cạnh tranh với các pin oxit titan lithium cao cấp (LTO) — trong khi duy trì chi phí sản xuất thấp hơn đáng kể.

Bước đột phá về Hiệu suất: Điều gì làm cho Pin này Khác biệt

Mẫu pin GMG G+AI mới nhất đã đạt được khả năng sạc đáng chú ý, thay đổi căn bản cuộc trò chuyện về lưu trữ năng lượng. Pin cung cấp đầy đủ năng lượng trong khoảng 6 phút — một thành tựu hiện chỉ có thể đạt được bởi các tế bào LTO công suất cao đặc biệt với giá lên tới US$1,500/kWh. Tuy nhiên, công nghệ của GMG có thể được sản xuất với chi phí tương đương với pin lithium-ion tiêu chuẩn, tạo ra một câu chuyện kinh tế hấp dẫn cho các nhà sản xuất và nhà vận hành đội xe.

Dữ liệu thử nghiệm hiện tại, được xác nhận bởi các phòng thí nghiệm bên thứ ba, cho thấy pin đạt được:

• 58 Wh/kg năng lượng riêng khi sạc trong 1 giờ
• 26 Wh/kg năng lượng riêng khi sạc trong 6 phút
• 62% khả năng phục hồi dung lượng chỉ trong 3,2 phút khi sạc nhanh
• Điện áp danh nghĩa khoảng 3,0 Volt
• Hiệu suất ổn định qua hàng trăm chu kỳ sạc nhanh mà không giảm sút đáng kể

Các thông số kỹ thuật này quan trọng vì các loại pin lithium-nickel-mangan-cobalt (LNMC) và lithium iron phosphate (LFP) truyền thống đơn giản là không thể chịu đựng được tốc độ sạc liên tục 10C (tốc độ sạc 6 phút). Các tế bào lithium thương mại tiêu chuẩn được thiết kế để sạc trong 1 giờ là tối đa, nhiều loại cần đến 2 giờ hoặc lâu hơn.

Đổi mới Kỹ thuật: Vật liệu Mới, Hóa học Mới

Bước đột phá dựa trên ba đổi mới kỹ thuật cốt lõi. GMG đã phát triển một loại điện phân lai độc quyền phá vỡ hóa học pin nhôm truyền thống — không chứa chloride và không ăn mòn, giải quyết một thách thức lâu dài đã hạn chế sự phát triển của pin nhôm.

Kiến trúc cathode và anode thể hiện một kỹ thuật hoàn toàn mới. Cả hai sử dụng nền tảng lá nhôm thay vì đồng, mang lại lợi thế về trọng lượng và chi phí đáng kể trong khi vẫn duy trì hiệu suất sạc nhanh ổn định như đã quan sát trong thử nghiệm. Pin GMG không chứa lithium và không có đồng trong kiến trúc cốt lõi, giảm phụ thuộc vào các khoáng sản quan trọng và vật liệu khai thác mệt mỏi.

Cùng nhau, những đổi mới này tạo ra điều GMG mô tả là “công nghệ pin sạc nhanh thế hệ tiếp theo hiện chưa có trên thế giới.”

Bối cảnh Thị trường: So sánh Pin LTO

Để hiểu tầm quan trọng của thành tựu của GMG, thị trường pin LTO cung cấp bối cảnh thiết yếu. Hiện tại, pin LTO chiếm thị trường toàn cầu trị giá 5,6 tỷ USD vào năm 2025, với tốc độ tăng trưởng dự kiến 10% mỗi năm, đạt khoảng 9,0 tỷ USD vào năm 2030. Các nhà sản xuất lớn gồm Toshiba, Gree, Microvast và CATL.

Giá trị cao của LTO phản ánh khả năng kỹ thuật thực sự: sạc 80% trong 6 phút, năng lượng riêng từ 50-80 Wh/kg, vòng đời chu kỳ xuất sắc (70% hiệu suất duy trì qua hơn 20.000 chu kỳ), và an toàn không thỏa hiệp trong các ứng dụng đòi hỏi cao. Chi phí cao đã hạn chế việc sử dụng LTO trong các ứng dụng yêu cầu sạc nhanh hoặc độ tin cậy cực cao.

Pin của GMG đã thể hiện khả năng sạc nhanh tương đương trong khi hứa hẹn chi phí thấp hơn đáng kể. Quản lý dự án dự kiến rằng, với sự phát triển thêm, pin có thể đạt hơn 150 Wh/kg trong sạc 1 giờ và vượt quá 75 Wh/kg trong tốc độ sạc 6 phút.

Các Ứng dụng Tạo Cơ hội Thị trường

Các ứng dụng thúc đẩy nhu cầu LTO ngày nay là thị trường mục tiêu ngay lập tức cho pin GMG. Trong các đội xe thương mại — đặc biệt là xe buýt điện, xe thu gom rác và vận chuyển hàng hóa — sạc nhanh giảm đáng kể số lượng xe cần thiết. Các cơ quan vận chuyển có thể đạt mục tiêu tần suất tuyến đường với ít xe hơn khi hệ thống pin chấp nhận các lần sạc nhanh công suất cao trong các thời gian nghỉ ngắn.

Chính phủ hỗ trợ thúc đẩy xu hướng này. Các chương trình tài trợ xe buýt phát thải thấp của Mỹ cấp hơn 1,5 tỷ USD hàng năm với yêu cầu rõ ràng về khả năng sạc nhanh. Các chương trình trợ cấp của Trung Quốc hoàn trả lên tới CNY 80.000 (khoảng US$11,396) cho mỗi xe buýt năng lượng mới, thúc đẩy triển khai nhanh hơn tại các thành phố tỉnh.

Ngoài vận chuyển, pin GMG còn phục vụ nhiều lĩnh vực dọc: hệ thống lưu trữ lưới cố định thực hiện điều chỉnh tần số và cắt đỉnh, robot công nghiệp sử dụng xe nâng liên tục, ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng hoạt động từ -40°C đến +60°C, và các trạm đổi pin mới nổi yêu cầu chu kỳ thay đổi cực nhanh. CATL đã xác nhận kế hoạch lắp đặt 1.000 trạm đổi trong năm 2025 và 30.000-40.000 trạm vào năm 2030, mỗi trạm yêu cầu các bộ pin chịu đựng hàng nghìn lần đổi nhanh.

Các ứng dụng bổ sung bao gồm xe hybrid và xe điện sử dụng lợi ích của phanh phục hồi, nền tảng đổi pin 5 phút cho đội xe dịch vụ gọi xe, dụng cụ xây dựng không dây, phương tiện tự hành mặt đất, thiết bị y tế, và thậm chí thay thế pin khởi động 12V cho hệ thống chì-axit.

Tình trạng Sẵn sàng Công nghệ và Lộ trình Phát triển

Pin GMG G+AI hiện hoạt động ở Mức độ Sẵn sàng Công nghệ Pin 4, nghĩa là công nghệ đang chuyển từ trình diễn phòng thí nghiệm cơ bản sang phát triển nguyên mẫu. Thông qua hợp tác với Trung tâm Đổi mới Pin, GMG dự kiến tiến tới các mức BTRL 7 và 8, khi thiết bị và quy trình sản xuất cần thiết cho pin G+AI phù hợp với hạ tầng sản xuất lithium-ion đã thiết lập.

Công ty đã công bố lộ trình phát triển hướng tới thử nghiệm khách hàng bắt đầu từ 2026, tiếp theo là sản xuất thương mại nhỏ vào 2027 với sự hỗ trợ của các đối tác bao gồm Trung tâm Đổi mới Pin.

Tại sao Hóa học lại Quan trọng: An toàn và Tích hợp Hệ thống

Một lợi thế thường bị bỏ qua của công nghệ GMG xuất phát từ đặc tính nhiệt của nó. Pin được thiết kế để hoạt động an toàn mà không cần lithium — loại bỏ rủi ro quá nhiệt dẫn đến cháy nổ vốn đặc trưng của các quy trình an toàn lithium-ion. GMG tin rằng pin này có khả năng không cần hệ thống quản lý nhiệt chuyên dụng, khác với hầu hết các bộ pin lithium-ion hiện nay.

Điều này thay đổi cách thiết kế bộ pin. GMG dự định sử dụng vỏ bộ pin bằng nhựa thay vì vỏ kim loại, giảm trọng lượng, chi phí và độ phức tạp trong sản xuất, đồng thời thực sự tăng mật độ năng lượng so với toàn bộ bộ pin. Các vỏ kim loại trong pin lithium-ion chủ yếu để quản lý nhiệt và chống cháy — các chức năng có thể không cần thiết đối với hóa học của GMG.

Công nhận Ngành và Đà Phát Triển Hợp Tác

Ông Bob Galyen, cựu Giám đốc Công nghệ của CATL và hiện là Giám đốc Không điều hành của GMG, đã bình luận về sự phát triển: “Trong gần năm thập kỷ trong ngành pin, tôi hiếm khi thấy một công nghệ có tiềm năng đột phá như pin graphene nhôm-ion thế hệ tiếp theo của GMG. Với khả năng sạc từ trống đến đầy trong khoảng sáu phút, hóa học này về cơ bản thay đổi cách các nhà thiết kế có thể nghĩ về xe điện, điện tử tiêu dùng và lưu trữ cố định.”

Galyen nhấn mạnh rằng công nghệ này đại diện cho một nền tảng mới chứ không chỉ là một cải tiến nhỏ: “Đây không phải là một chỉnh sửa nhỏ cho các tế bào hiện có — đó là một nền tảng mới có thể mở ra thị trường và các trường hợp sử dụng trước đây không khả thi hoặc không kinh tế.”

Ông Craig Nicol, Giám đốc Điều hành và CEO của GMG, mô tả phương pháp của đội ngũ: “Chúng tôi đã xây dựng lại pin này trong các sprint hàng tuần từ đầu và phát triển hoàn toàn các cathode, anode và điện phân phức tạp mới. Điều này sẽ cung cấp công nghệ pin sạc nhanh thế hệ tiếp theo hiện chưa có trên thế giới.”

Các công ty toàn cầu trong nhiều lĩnh vực đã bí mật thể hiện sự quan tâm hợp tác, theo tiết lộ của ban quản lý.

Bối cảnh Rộng hơn: Sản xuất Graphene Quy mô lớn

Năng lực cốt lõi của GMG dựa trên công nghệ sản xuất graphene độc quyền. Công ty phân hủy khí tự nhiên thành các thành phần cấu thành — carbon (graphene), hydro, và khí hydrocarbon dư thừa — bằng quy trình sản xuất nội bộ. Kết quả là graphene chất lượng cao, có khả năng mở rộng, ít ô nhiễm phù hợp cho nhiều ứng dụng.

Ngoài pin, GMG đã thương mại hóa các lớp phủ sưởi, thông gió, điều hòa có tăng cường graphene hiện đang được điều chỉnh cho các bộ tản nhiệt điện tử, thiết bị quy trình công nghiệp và ứng dụng trung tâm dữ liệu. Công ty cũng sản xuất phụ gia bôi trơn graphene nhằm nâng cao hiệu quả nhiên liệu trong các ứng dụng động cơ diesel.

Nhìn về Tương lai: Quy mô và Thương mại hóa

Công ty tin rằng họ có thể đáp ứng lộ trình phát triển của mình bất chấp những thách thức kỹ thuật lớn phía trước. Tối ưu hóa thêm các thành phần cathode, anode và điện phân — cùng với giảm trọng lượng các thành phần — là con đường để đạt được các mục tiêu hiệu suất của ban quản lý.

Các nhà quan sát ngành nhận định rằng thương mại hóa thành công sẽ giải quyết một khoảng trống thị trường thực sự. Thị trường pin LTO cao cấp tạo ra doanh thu đáng kể nhưng vẫn bị hạn chế bởi chi phí. Một lựa chọn thay thế có chi phí thấp hơn, cung cấp hiệu suất sạc nhanh tương đương, có thể chiếm lĩnh thị trường đáng kể trong các phương tiện thương mại, lưu trữ lưới và các ứng dụng đặc thù hiện chưa khả thi với pin LTO.

Các mốc quan trọng tiếp theo sẽ diễn ra vào 2026 với thử nghiệm và xác nhận của khách hàng, tiếp theo là sản xuất thương mại sơ bộ bắt đầu từ 2027.