Tweet
Pin xe điện là nguồn cung cấp điện chủ yếu cho xe EV, nhưng không đồng nhất mà được phân chia ra nhiều loại khác nhau.
(Minh họa)
Các gói pin xe EV thông thường được tạo ra từ các mô-đun, bên trong có chứa các ô pin (có hình dạng bọc, hình lăng trụ hoặc hình trụ). Ngoài ra còn thấy xuất hiện loại pin kết hợp vật liệu cấu trúc với ô pin để loại bỏ nhu cầu về việc sử dụng hộp vỏ mô-đun gây ra lãng phí không gian.
Các ô pin gồm có một cực dương, một điện giải và bộ phận ngăn cách, và một cực âm. Để hoạt động thì các hạt mang điện tích (ion) cần di chuyển từ cực dương đến cực âm thông qua điện giải khi được sạc và ngược lại khi xả để đưa các electrons di chuyển chung quanh giữa bộ thu thập dòng điện của cực dương và cực âm trong pin.
Có nhiều loại nguyên liệu khác nhau cấu tạo ra từng bộ phận của viên pin và sự khác biệt ở mặt cực dương đưa đến có 3 loại ô pin chính hiện có. Pin Lithium-ion được chia làm hai loại bao gồm loại pin Nickel-manganese-cobalt (NMC) và loại pin Nickel-cobalt-aluminium (NCA). Còn lại là pin Lithium-ferrous-phosphate (LiFePO4)
Pin Nickel-manganese-cobalt (NMC)
Ưu điểm:
Tuy nhiên do đặc tính này, các ô pin NMC có độ ổn định nhiệt thấp hơn và có xu hướng đạt đến ngưỡng nhiệt độ cao sớm hơn. Nó cũng đòi hỏi loại nguyên liệu quý hiếm, đắt đỏ, có nhiều hạn chế và không thân thiện với môi trường, bao gồm lithium, cobalt và nickel.
NMC cũng có tuổi thọ ngắn chỉ có thể xử lý khoảng từ 1.000 đến 2.000 chu kỳ sạc đầy (sạc từ 0 đến 100%) tùy thuộc vào công ty xe điện. Tuy nhiên, dung lượng cũng có thể giảm xuống khoảng 40% sau 1000 chu kỳ (Ảnh: Poworks).
Pin Nickel-cobalt-aluminium (NCA)
Ưu điểm:
Giới hạn sạc pin: Các công ty sản xuất khuyến cáo về mức giới hạn và thói quen sạc pin để duy trì tình trạng pin tốt. VD: Tesla khuyến cáo nên sạc đều đặn các xe điện được trang bị pin LiFePO4 lên đến 100%, để đảm bảo hệ thống kiểm soát pin (BMS) đúng tiêu chuẩn do điện áp thấp của LiFePO4, trong khi các mẫu dựa trên pin NMC và NCA nên sạc đến 90% để tránh hiện tượng bị suy giảm điện quá mức.
Pin Lithium-ferrous-phosphate (LiFePO4)
Ưu điểm:
Độ ổn định tốt hơn cũng có nghĩa là nó ít dễ xảy ra tình trạng đạt đến ngưỡng nhiệt độ cao (giới hạn xảy ra phản ứng lan truyền nhiệt có nguy cơ gây cháy) khi xảy ra sự cố đoản mạch hay va chạm, do đó, nó an toàn hơn khi hoạt động trong cả môi trường nhiệt độ cực thấp và cực cao.
Tuy nhiên, do LiFePO4 có mật độ năng lượng thấp, khoảng 160Wh/kg, nên cự ly hoạt động của xe sẽ ngắn hơn. Nó phù hợp với các mô hình EV hoạt động tập trung trong các thành phố.
Thành phần hóa học của LiFePO4 cũng nhạy cảm hơn với nhiệt độ thấp, dẫn đến mức giới hạn đối với sạc nhanh trong thời tiết lạnh. Hơn nữa, LiFePO4 có thể sạc đầy mà không gây hại như pin Lithium-ion, tuổi thọ lâu hơn và có thể chịu được nhiều chu kỳ sạc sâu đến 100%.
(Minh họa)
Vậy loại pin nào mới cho là tốt nhất?
Như đã đề cập ở trên, mỗi loại pin đều có những ưu và khuyết điểm nhất định. LiFePO4 phù hợp với các loại xe điện giá rẻ và có tuổi thọ lâu hơn, phạm vi hoạt động ngắn hơn, trong khi pin Lithium-ion có hiệu suất sạc nhanh và cự ly hoạt động xa hơn. Các chuyên gia đều nhận định trong một vài năm sắp tới, pin cho xe EV sẽ còn được nhiều cải tiến đáng kể nhằm nâng cao năng suất và tuổi thọ hơn.
Quan trọng là hiện tại các công ty chế tạo pin và các noi sản xuất xe điện đều đã trang bị các biện pháp nhằm bảo đảm sự an toàn, bền bỉ và duy trì tuổi thọ tốt cho pin xe./.
(Minh họa)
Các gói pin xe EV thông thường được tạo ra từ các mô-đun, bên trong có chứa các ô pin (có hình dạng bọc, hình lăng trụ hoặc hình trụ). Ngoài ra còn thấy xuất hiện loại pin kết hợp vật liệu cấu trúc với ô pin để loại bỏ nhu cầu về việc sử dụng hộp vỏ mô-đun gây ra lãng phí không gian.
Các ô pin gồm có một cực dương, một điện giải và bộ phận ngăn cách, và một cực âm. Để hoạt động thì các hạt mang điện tích (ion) cần di chuyển từ cực dương đến cực âm thông qua điện giải khi được sạc và ngược lại khi xả để đưa các electrons di chuyển chung quanh giữa bộ thu thập dòng điện của cực dương và cực âm trong pin.
Có nhiều loại nguyên liệu khác nhau cấu tạo ra từng bộ phận của viên pin và sự khác biệt ở mặt cực dương đưa đến có 3 loại ô pin chính hiện có. Pin Lithium-ion được chia làm hai loại bao gồm loại pin Nickel-manganese-cobalt (NMC) và loại pin Nickel-cobalt-aluminium (NCA). Còn lại là pin Lithium-ferrous-phosphate (LiFePO4)
Pin Nickel-manganese-cobalt (NMC)
Ưu điểm:
- Năng suất sạc pin tốt
- Mật độ điện cao
- Sử dụng rộng rãi trong các mô hình xe điện
- Nguy cơ tạo ra hiệu ứng nhiệt cao
- Tuổi thọ ngắn hơn
- Nguyên liệu không bền vững, đắt đỏ
Tuy nhiên do đặc tính này, các ô pin NMC có độ ổn định nhiệt thấp hơn và có xu hướng đạt đến ngưỡng nhiệt độ cao sớm hơn. Nó cũng đòi hỏi loại nguyên liệu quý hiếm, đắt đỏ, có nhiều hạn chế và không thân thiện với môi trường, bao gồm lithium, cobalt và nickel.
NMC cũng có tuổi thọ ngắn chỉ có thể xử lý khoảng từ 1.000 đến 2.000 chu kỳ sạc đầy (sạc từ 0 đến 100%) tùy thuộc vào công ty xe điện. Tuy nhiên, dung lượng cũng có thể giảm xuống khoảng 40% sau 1000 chu kỳ (Ảnh: Poworks).
Pin Nickel-cobalt-aluminium (NCA)
Ưu điểm:
- Mật độ điện cao
- Không sử dụng chất manganese không bền vững
- Năng suất sạc tốt
- Nguy cơ hiệu ứng nhiệt cao
- Tuổi thọ ngắn hơn
- Nguyên liệu không bền vững, đắt đỏ
Giới hạn sạc pin: Các công ty sản xuất khuyến cáo về mức giới hạn và thói quen sạc pin để duy trì tình trạng pin tốt. VD: Tesla khuyến cáo nên sạc đều đặn các xe điện được trang bị pin LiFePO4 lên đến 100%, để đảm bảo hệ thống kiểm soát pin (BMS) đúng tiêu chuẩn do điện áp thấp của LiFePO4, trong khi các mẫu dựa trên pin NMC và NCA nên sạc đến 90% để tránh hiện tượng bị suy giảm điện quá mức.
Pin Lithium-ferrous-phosphate (LiFePO4)
Ưu điểm:
- Chi phí sản xuất thấp, phù hợp với xe EV giá rẻ
- Nguy cơ hiệu ứng nhiệt thấp hơn
- Tuổi thọ lâu hơn
- Năng suất sạc có nhiệt độ cao hơn
- Mật độ điện thấp hơn
- Vẫn dựa vào chất Lithium
Độ ổn định tốt hơn cũng có nghĩa là nó ít dễ xảy ra tình trạng đạt đến ngưỡng nhiệt độ cao (giới hạn xảy ra phản ứng lan truyền nhiệt có nguy cơ gây cháy) khi xảy ra sự cố đoản mạch hay va chạm, do đó, nó an toàn hơn khi hoạt động trong cả môi trường nhiệt độ cực thấp và cực cao.
Tuy nhiên, do LiFePO4 có mật độ năng lượng thấp, khoảng 160Wh/kg, nên cự ly hoạt động của xe sẽ ngắn hơn. Nó phù hợp với các mô hình EV hoạt động tập trung trong các thành phố.
Thành phần hóa học của LiFePO4 cũng nhạy cảm hơn với nhiệt độ thấp, dẫn đến mức giới hạn đối với sạc nhanh trong thời tiết lạnh. Hơn nữa, LiFePO4 có thể sạc đầy mà không gây hại như pin Lithium-ion, tuổi thọ lâu hơn và có thể chịu được nhiều chu kỳ sạc sâu đến 100%.
(Minh họa)
Vậy loại pin nào mới cho là tốt nhất?
Như đã đề cập ở trên, mỗi loại pin đều có những ưu và khuyết điểm nhất định. LiFePO4 phù hợp với các loại xe điện giá rẻ và có tuổi thọ lâu hơn, phạm vi hoạt động ngắn hơn, trong khi pin Lithium-ion có hiệu suất sạc nhanh và cự ly hoạt động xa hơn. Các chuyên gia đều nhận định trong một vài năm sắp tới, pin cho xe EV sẽ còn được nhiều cải tiến đáng kể nhằm nâng cao năng suất và tuổi thọ hơn.
Quan trọng là hiện tại các công ty chế tạo pin và các noi sản xuất xe điện đều đã trang bị các biện pháp nhằm bảo đảm sự an toàn, bền bỉ và duy trì tuổi thọ tốt cho pin xe./.
Attached Files