Xe điện dù vẫn còn là phương tiện khá mới mẻ tại thị trường Việt Nam, tuy nhiên ít ai biết được công nghệ pin cho loại phương tiện này đã có khá nhiều. Thực tế pin của ô tô điện được xem là linh hồn của chiếc xe và chiếm chi phí khá lớn khi cấu thành lên một chiếc xe. Với nhiều hãng xe thì viên pin cũng chính là công nghệ lõi quyết định nhiều yếu tố để cạnh tranh cũng như tối ưu hiệu suất.
Hiện nay đa phần pin ô tô là loại pin sạc, tùy theo địa phương hay thị trường mà gọi là ắc quy hay pin thứ cấp. Và các loại pin có thể lặp đi lặp lại chu trình sạc bằng cách cắm pin và bộ sạc vào nguồn điện. Cấu tạo pin ô tô điện gồm nhiều ngăn chứa các tế bào pin được lắp nối tiếp nhau, gồm điện cực dương (ca-tốt) và điện cực âm (anot) cùng dung dịch điện ly.
Tuy nhiên lõi pin chứa điện sẽ có nhiều loại và có các phân cấp khác nhau mà quyết định giá thành. Trên thị trường có một số loại pin thông dụng hiện đã và đang áp dụng trên nhiều loại xe khác nhau, trong số đó một số loại đã xuất hiện tại thị trường Việt Nam.
Pin Lithium-ion
Đây được xem là loại pin thông dụng nhất được ứng dụng trên rất nhiều loại xe điện hiện nay từ 4 bánh đến 2 bánh. Công nghệ pin Lithium-ion/ Li-on không chỉ có trên xe điện mà còn được dùng để lưu trữ năng lượng trên đại đa số các thiết bị công nghệ hiện đại như điện thoại di động, máy tính xách tay,….
Pin Lithium-ion gồm 2 cực: Cực dương sử dụng hợp chất oxit kim loại chuyển tiếp (Mn, Co, Ni) cùng với Liti (hợp kim Lithium (nguyên tố Liti với kí hiệu hóa học Li), cực âm dùng Graphite và sử dụng chất điện li dạng lỏng.
Ưu điểm nổi bật nhất của pin Lithium-ion đó chính là tốc độ tự xả thấp và mật độ năng lượng cao. Do đó, đây là loại pin được ưu tiên sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất pin cho ô tô điện. Tuy nhiên loại pin này vẫn có khá nhiều các hạn chế.
Theo đó pin Lithium-ion rất dễ bắt lửa, khi quá nhiệt có thể dẫn đến hỏa hoạn nhỏ. Ngoài ra loại pin này cũng kém bền hơn khi cần được bảo vệ khỏi việc sạc quá mức, quá nhiệt và xả hoàn toàn đồng thời yêu cầu các tiêu chuẩn và giới hạn an toàn khá cao.
Mặc dù có độ thông dụng cao nhưng tuổi thọ lại thấp hơn các loại khác khi chỉ chịu được việc sử dụng trong khoảng 500-1000 chu kỳ sạc và xả chỉ trước khi hỏng. Sự lão hóa của pin diễn ra và xảy ra ngay cả khi chúng không được sử dụng.
Pin hydride nickel-kim loại
Là loại pin thường được sử dụng trên các dòng xe hybrid hay lai hybrid, là loại pin từng có mặt trên dòng xe Toyota Prius hay Honda Insigh từ rất lâu. Tuy đã cũ những tính ứng dụng vẫn còn rất cao bởi tính chịu đựng tốt hơn so với pin Lithium-ion.
Pin hydride nickel-kim loại (NiMH) tương tự như pin nickel cadmi (NiCd) song thay cadmi - một kim loại nặng độc hại bằng hỗn hợp hấp thu hidrua cho cực âm (anot). Không chỉ không gây ô nhiễm cho môi trường mà 1 pin NiMH có thể có điện dung lớn gấp 2-3 lần so với pin NiCd cùng kích thước.
Dòng pin hydride nickel-kim loại có thể chịu đựng nhiều loại kiểu thời tiết khác nhau từ mùa đông có nhiệt độ âm đến mùa hè nắng gắt, ngoài ra nó cũng dễ tái chế hơn so với các loại khác. Tuy nhiên pin có khả năng sạc - xả chậm, hiệu suất thấp hơn pin Lithium-ion nên chỉ thích hợp cho các dòng xe lai hybrid khi có thể kết hợp với động cơ đốt trong để hoạt động.
Pin Lithium Iron Phosphate - LFP
Đây là là loại pin tương đối mới, được khá nhiều nhà sản xuất ưa chuộng bởi không cần phụ thuộc vào các kim loại quý hiếm như Coban, Niken để sản xuất, ngoài ra còn có tính vượt trội về dòng xả, tỷ lệ hao hụt. Pin LFP cũng được xem là chìa khóa tương lai của công nghệ pin ô tô.
Theo đó pin LFP có tuổi thọ cao lên đến 5000 chu kỳ sạc - xả ở mức độ 80 phần trăm mà không giảm hiệu suất vận hành, giá thành sản xuất rẻ, không cần bảo trì, độ an toàn cao và trọng lượng nhẹ tối ưu cho hiệu suất vận hành ngoài ra đáp ứng được yếu tố sạc đầy trong thời gian ngắn, phù hợp cho nhiều loại sạc khác nhau.
Về cấu tạo thì pin LFP là dòng pin Lithium Ferrous Phosphate - Lithium sắt phốt phát - LiFePO4 có cấu tạo tích trữ năng lượng kiểu mới. Tuy nhiên pin LFP cũng có một vài hạn chế như việc lưu trữ điện năng trên một tế bào khá thấp, vì vậy trong nhiều trường hợp loại pin này không thể được sử dụng trong thiết bị cần tối đa năng lượng được lưu trữ trong không gian hạn chế và trọng lượng tối thiểu.
Ngoài ra pin LFP mang tính cố định, người dùng không thể nạp năng lượng theo phương thức đổi pin như loại lithium-ion. Điều sẽ mất tính chủ động trên những chiếc xe máy dùng pin LFP bởi không thể tháo ra đem sạc hay đổi pin.
Pin Ternary Lithium
Là loại pin được chế tạo từ các vật liệu như ternary niken, coban và mangan nhờ đó có những ưu điểm như độ dẫn điện, cải thiện hiệu suất tuần hoàn và hiệu suất vận hành của hệ thống pin. Ternary có khả năng chịu nhiệt tốt, hạn chế cháy nổ và tính ổn định cao.
Nhờ đó mà pin Ternary Lithium chiếm ưu thế cao hơn các loại pin khác, giúp xe điện di chuyển được quãng đường xa hơn đồng thời kéo dài thời gian giữa các lần sạc. Tuổi thọ và độ an toàn của pin hoàn toàn có thể được cải thiện trong tương lai gần. Do đó, Ternary Lithium đã và đang được ứng dụng trên nhiều dòng xe điện mới.
Theo các thông tin thì pin Ternary Lithium có tuổi thọ chu kỳ sạc - xả ngắn, hiệu suất an toàn chưa cao khiến, khó đạt được công suất lớn. Thế nên loại pin này thường được áp dụng trên các dòng xe giá rẻ thuộc phân khúc đô thị hơn là các xe có hiệu suất cao.
Phía trên chỉ là những loại pin hiện đang được áp dụng trên nhiều loại xe ô tô điện hiện nay, nhưng trong tương lai vẫn còn rất nhiều công nghệ pin mới cho hiệu suất vận hành tốt hơn, chu kì sạc - xả cao hơn, dung lượng lưu trữ nhiều hơn, đồng thời tối ưu lại mức giá bán để trở nên phổ biến hơn.
Vũ Long
