Dự án trình diễn công nghệ, được thực hiện với sự hợp tác của Tập đoàn BMW, công bố vào giữa năm 2022 đặt mục tiêu đạt được quãng đường 600 dặm (966 km) bằng pin của ONE, gấp khoảng hai lần so với pin thông thường, được lắp đặt trong chiếc BMW iX.

Theo ONE, kết quả cuối cùng đạt được là 608,1 dặm (978 km) trong bài kiểm tra Quy trình thử nghiệm phương tiện hạng nhẹ hài hòa toàn cầu (WLTP).

Công ty cho biết, pin Gemini được xác định cấp mật độ năng lượng/thể tích là 450 Wh/l ở cấp độ hệ thống đóng gói, hàm lượng năng lượng đạt "trên 185 kilowatt giờ" trong cùng không gian thể tích, được phân bổ cho những gói pin xe điện chở khách thông thường.

Mujeeb Ijaz, Giám đốc điều hành & người sáng lập ONE bình luận: "Xe điện sẽ được áp dụng rộng rãi khi phương tiện cung cấp đủ phạm vi hoạt động để mọi lái xe cảm thấy thoải mái khi sử dụng xe điện làm phương tiện duy nhất cho di chuyển. Pin Gemini đã chứng minh có thể tăng gấp đôi phạm vi hoạt động của xe điện và không bị đe dọa hỏng hóc bất thường, rào cản lớn nhất đối với tiến trình điện khí hóa giao thông."

 

Thử nghiệm pin Gemini trên giá thử nghiệm. Ảnh InsideEVs

Kết quả thử nghiệm đạt quãng đường hơn 600 dặm (966 Km) đã gây ấn tượng mạnh với Jürgen Hildinger, Giám đốc Công nghệ mới của Tập đoàn BMW, Bộ phận Lưu trữ Điện áp Cao. Ông cho biết "Chúng tôi thật sự hào hứng làm việc với nhóm ONE và mong muốn được cùng nhau thực hiện những bước tiếp theo". Ông đề cập đến tiềm năng thương mại hóa của pin Gemini.

Cấu trúc pin hóa học kép Gemini của Our Next Energy (ONE) chứa hai loại tế bào khác nhau:

Pin lithium sắt photphat (LFP): mật độ năng lượng cơ bản nhưng có độ bền cao để cung cấp năng lượng cho động cơ và đáp ứng nhu cầu của 99% chuyến đi hàng ngày với phạm vi thông thường 150 dặm (241 km).

Pin không có cực dương : pin mật độ năng lượng cao, được công ty đánh giá ở mức trên 1.000 Wh/l (cực âm là LiMnO và cực dương lắng đọng là lithium) để cung cấp thêm phạm vi hoạt động lên tới 450 dặm (724 km) trong điều kiện cần thiết.

Pin không cực dương là công nghệ độc quyền của ONE, nguyên lý hoạt đông như sau: pin lithium không có cực dương sử dụng kỹ thuật điện phân và chất điện phân rắn nhân tạo xen kẽ (a-SEI). Trong quá trình sạc của pin không có cực dương, các ion lithium rời khỏi điện cực dương và lắng đọng dưới dạng kim loại lithium trên bộ thu dòng điện âm, thiết bị tự nhiên trở thành pin lithium màng mỏng. Với thiết kế cấu hình độc đáo này, loại pin không cực dương có thể cung cấp mật độ năng lượng siêu cao.

Để cho pin hóa học kép hoạt động, ONE trước tiên đã phát triển bộ chuyển đổi điện một chiều đến một chiều (DC-to-DC) hiệu suất cao độc quyền, quản lý 2 thành phần hóa học của pin.

Trong hệ thống pin ONE Gemine, số lượng tế bào pin không cực dương nhiều gấp đôi so với tế bào LFP trong gói pin. Do các tế bào không cực dương lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong cùng một thể tích nên những tế bào này cung cấp năng lượng cho khoảng 3/4 phạm vi di chuyển của xe điện.

ONE lưu ý: Gemini là bộ pin xe điện có tầm hoạt động xa nhất nhất, phù hợp với không gian 300-400 lít thông thường có sẵn trên xe để lưu trữ năng lượng.

Cấu trúc thiết kế gói pin hóa học kép. Ảnh InsideEVs

Theo nhận định ban đầu, pin không có cực dương có mật độ năng lượng cao không thể đạt được độ bền (tuổi thọ) của pin LFP, có mật độ năng lượng thấp hơn. Chính vì vậy pin không cực dương chỉ hỗ trợ pin LFP khi công suất đầu ra tương đối ổn định trong điều kiện chạy xe trên đường cao tốc.

Minh họa mức tải của cả hai loại pin khi di chuyển:

Theo ONE, việc sử dụng pin hóa học kép sẽ giảm nhu cầu sử dụng các vật liệu pin quý giá ở cùng mức tiêu hao năng lượng. Công ty cho biết gói pin hóa học kép chứa ít kim loại lithium hơn 20%, than chì ít hơn 60%, niken ít hơn 75% và coban ít hơn 100% (không có coban).

Tỷ lệ % kim loại quý hiếm trong pin Gemini so với pin lithium-ion thông thường. Ảnh InsideEVs

Sau khi trình diễn thành công công nghệ pin Gemini trên xe BMW, ONE tiếp tục hoàn thiện và tối ưu hóa hệ thống, chuẩn bị thương mại hóa sản phậm.

Những phát triển tiếp theo sẽ là "tăng cường hiệu suất của bộ chuyển đổi DC-to-DC, phát triển những thuật toán điều khiển nâng cao để tối ưu hóa sử dụng các tế bào tăng cường phạm vi hoạt động, tiếp tục thử nghiệm và phát triển các tế bào pin."

BMW i Ventures của Tập đoàn BMW đồng thời cũng là nhà đầu tư vào ONE nên công nghệ Gemini có thể được nhà sản xuất áp dụng trong tương lai nếu xác định, đây là giải pháp khả thi cho thương mại.

Năm 2022, xe nguyên mẫu đầu tiên của ONE, chiếc Tesla Model S đã đạt được quãng đường 752 dặm, sử dụng pin 103,9 kWh .

Nhà máy pin xe điện LFP

Đầu tháng 11, ONE thông báo bắt đầu sản xuất thử nghiệm pin lithium iron phosphate (LFP) sản xuất trong nước tại nhà máy ở Van Buren Township, Michigan, cơ sở này dự kiến ​​​​sẽ sản xuất 20 gigawatt giờ pin mỗi năm trong tương lai.

Việc giao hàng cho khách hàng những các tế bào pin, được sản xuất tại nhà máy, thời điểm ban đầu chủ yếu nhằm xác định hiệu suất và độ bền của tế bào pin sẽ bắt đầu vào nửa đầu năm 2024.

Tổng vốn đầu tư cho nhà máy sản xuất khoảng 1,6 tỷ USD, Bang Michigan tài trợ 200 triệu USD cho quá trình xây dựng nhà máy.