Trong bối cảnh tài nguyên thiên nhiên đang ngày càng cạn kiệt, các quốc gia trên thế giới ngày càng quan tâm đến an ninh năng lượng, nhất là lĩnh vực năng lượng tái tạo cùng các công nghệ lưu trữ, siêu tụ điện (supercapacitor), với các đặc tính lý hóa ưu việt, cho phép hoạt động an toàn, hiệu quả trong nhiều điều kiện khắc nghiệt đã cho thấy vị trí, vai trò là một giải pháp ứng phó quan trọng. Do mật độ năng lượng cao, khả năng sạc nhanh và tuổi thọ kéo dài, siêu tụ điện có giá trị thay thế cao cho pin thông thường, đáp ứng tốt cho các ứng dụng cần cung cấp năng lượng cao tức thời. Siêu tụ điện cũng có tuổi thọ cao hơn pin và cần ít bảo trì hơn do có thể thực hiện được nhiều chu kỳ sạc - xả hơn. Chúng cũng đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về hệ thống lưu trữ năng lượng xanh do ít tác động đến môi trường và còn có thể tái chế. Tuy nhiên, mật độ năng lượng của siêu tụ điện cần được nâng lên để phù hợp với dung lượng của pin nhằm lưu trữ lâu dài, điều này đặt ra nhiều thách thức đối với các nhà khoa học. Các nỗ lực nghiên cứu và phát triển liên tục đang dần đảm bảo siêu tụ điện sẽ trở thành một lực chọn thay thế khả thi cho pin truyền thống trong nhiều lĩnh vực..

Ở lĩnh vực năng lượng tái tạo, ngày càng có nhiều siêu tụ điện được sử dụng nhờ khả năng lưu trữ năng lượng cùng tính chất sạc nhanh. Siêu tụ điện được sử dụng thay thế hoặc kết hợp cùng với pin trong các hệ thống lưu trữ điện năng từ năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Chúng cải thiện mức lưu trữ và thu năng lượng trong các hệ thống năng lượng mặt trời, gió và năng lượng tái tạo khác; hỗ trợ ổn định lưới điện, cung cấp năng lượng ổn định bằng cách nhanh chóng lưu trữ năng lượng dư thừa trong thời gian sản lượng đạt cao điểm và giải phóng năng lượng đó khi nhu cầu sử dụng cao, hoặc trong thời gian sản xuất năng lượng thấp điểm. Trong lĩnh vực giao thông, cùng với việc ứng dụng siêu tụ điện trong xe điện, các nhà khoa học còn tìm cách tăng cường khả năng kiểm soát hệ thống lưu trữ năng lượng của siêu tụ điện nhằm đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả và tuổi thọ. Siêu tụ điện cũng được dùng để lưu trữ năng lượng trong robot thông minh nhằm xử lý các công việc đa dạng một cách hiệu quả, tin cậy và trong thời gian dài. Sự xuất hiện của các thiết bị đeo trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cũng đã là khởi nguồn cho các ứng dụng siêu tụ điện trong hệ thống điều khiển ra đời,… Những đổi mới này đã thúc đẩy cho sự phát triển của các siêu tụ điện linh hoạt, có thể co dãn, có thể nén được, có tuổi thọ cao và tương thích sinh học tốt với cơ thể con người.

Truy cập CSDL WIPSGlobal, đến tháng 6/2024, trên thế giới đã có hơn 11.000 sáng chế được bảo hộ liên quan đến siêu tụ điện. Trong đó, sáng chế được nộp đơn sớm nhất vào ngày 24/8/1990, tại Mỹ. Ở Việt Nam, siêu tụ điện vẫn chưa thu hút được sự quan tâm đầy đủ trong cộng đồng khoa học, cho dù theo Quyết định số 38/2020/QĐ-TTg, ngày 30/12/2020, của Thủ tướng Chính phủ về ban hành Danh mục công nghệ cao được ưu tiên đầu tư phát triển và Danh mục sản phẩm công nghệ cao được khuyến khích phát triển, siêu tụ điện xuất hiện trong cả hai danh mục: công nghệ tích trữ điện năng dùng siêu tụ điện và bộ tích trữ điện năng dùng siêu tụ điện. Số kết quả nghiên cứu, ứng dụng liên quan đến siêu tụ điện tính đến nay vẫn còn khá khiêm tốn, xét theo quy mô đầu tư: kết quả nghiên cứu quy mô từ cấp tỉnh trở lên có thể đếm được trên đầu ngón tay (8 đề tài), khi tra cứu các CSDL của Cục Thông tin KH&CN Quốc gia; CSDL Sáng chế của Cục Sở hữu trí tuệ cũng chỉ lưu trữ thông tin về 6 giải pháp đăng ký bảo hộ liên quan đến siêu tụ điện, trong đó, 3 giải pháp không đủ điều kiện cấp bằng độc quyền.

Theo dự báo tại Tổng quan Thị trường siêu tụ điện (Supercapacitor Market Overview), ấn bản số tháng 12/2023, của Exactitude Consultancy - một công ty dịch vụ tư vấn và nghiên cứu thị trường của Mỹ, thị trường siêu tụ điện toàn cầu có tốc độ phát triển rất mạnh, từ quy mô 5,91 tỉ USD năm 2023 sẽ tăng lên đến 23,12 tỉ USD vào năm 2023 (tốc độ tăng trưởng kép CAGR giai đoạn này lên tới 21,53%/năm). Tại Quế Võ (Bắc Ninh), Nhà máy sản xuất siêu tụ điện Việt Nam Vinatech (thuộc Công ty TNHH Vinatech VINA - Hàn Quốc) có tổng vốn đầu tư khoảng 4 triệu USD, chuyên sản xuất siêu tụ đã được khởi công từ tháng 12/2017 và khánh thành, đưa vào hoạt động từ tháng 7/2018. Đây là một cơ hội tốt, nhưng cũng là thách thức lớn đối với đội ngũ các nhà khoa học Việt Nam nói chung, đặc biệt là TP.HCM nói riêng - nơi được xem là một trong những đầu tàu về kinh tế, KH&CN của cả nước, với mạng lưới đa dạng các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ, nhiều tiềm năng để đầu tư, nghiên cứu, phát triển và đóng góp vào chuỗi cung ứng toàn cầu về siêu tụ điện.

BBT