Top 5 công nghệ pin hàng đầu dành cho ô tô điện

1. Pin Axit-Chì

Đây là công nghệ pin lâu đời nhất và phần lớn không còn tồn tại. Chúng khá giống với ắc quy ô tô thông thường và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe chở hàng và xe golf. Một số dòng xe điện đời đầu cũng sử dụng loại pin này, như General Motors EV1 sử dụng pin axit-chì 16,5-18,7 kWh cho phạm vi hoạt động 88,5 km.

Là một công nghệ sơ khai, pin chì-axit đương nhiên không hoàn hảo. Chúng nặng, có năng lượng riêng thấp, hoạt động kém trong điều kiện thời tiết lạnh và phải thay thế vài năm một lần. Vì vậy, đây chắc chắn không phải một loại pin lý tưởng.

2. Pin Niken-Metal Hydride

Pin Niken-Metal Hydride đã được sử dụng trong nhiều loại xe hybrid và xe điện phổ thông đời đầu như Nissan Leaf. Ưu điểm lớn của pin NiMH so với pin axit-chì là tuổi thọ dài và năng lượng riêng cao hơn đáng kể, nghĩa là pin có trọng lượng tương đương có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn và nếu được chăm sóc và sạc đúng cách, loại pin này có thể tồn tại lâu hơn pin axit-chì.

Tuy nhiên, pin NiMH cũng hoạt động không tốt trong điều kiện khí hậu lạnh giá. Giá thành của chúng cũng khá cao và loại pin này xả năng lượng rất nhanh khi không sử dụng. Nhìn chung, pin NiMH không thực sự hiệu quả và phải được chăm sóc rất cẩn thận mới có thể tránh hư hỏng lâu dài.

3. Pin Lithium-Ion

Tiêu chuẩn vàng hiện nay trong công nghệ pin là lithium-ion. Công nghệ này được bắt đầu phát triển cho máy tính xách tay và điện thoại di động. Chúng thường có tuổi thọ dài và mật độ năng lượng cao. 

Pin Li-ion ban đầu rất nhạy cảm với nhiệt độ và có nguy cơ xảy ra cháy nổ nếu được sạc không đúng cách. Tuy nhiên, những loại pin này đã được phát triển tương đối kỹ lưỡng với các chất hóa học mới làm cho chúng ổn định hơn, nhiều năng lượng hơn và dễ sạc lại hơn. Vì pin Li-ion nhạy cảm với nhiệt nên chúng cần được làm nóng trước đến phạm vi hoạt động chính xác để duy trì sạc và duy trì tuổi thọ pin một cách hiệu quả. Đó là lý do tại sao chức năng làm nóng trước được đưa vào nhiều dòng xe điện. 

Pin lithium-ion có một vài tùy chọn biến thể:

- Loại NMC

Chứa thành phần oxit niken mangan coban, pin lithium-ion loại NMC hiện là loại phổ biến nhất trong nhiều BEV. Tuy nhiên, tuổi thọ pin bị giới hạn trong khoảng 10 năm và loại pin này cũng dễ bị thoát nhiệt. Niken và coban cũng gây ra nhiều tranh cãi, phần lớn là do việc tìm nguồn cung ứng phi nhân đạo của các nguyên tố này từ thị trường chính của chúng. Điều này đã khiến các nhà sản xuất phải tìm đến các giải pháp khác.

- Loại LFP

Pin LFP đang nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn và thay thế niken và coban bằng sắt và phốt pho trong catốt của chúng. Đây là những vật liệu phổ biến rộng rãi hơn trên toàn cầu và dễ tìm kiếm hơn. Tuy nhiên, loại pin này nặng hơn pin NMC, dẫn đến mật độ năng lượng thấp hơn và phạm vi hoạt động ít hơn so với trọng lượng và kích thước của chúng. Pin LFP cũng gặp khó khăn khi hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp, đó là lý do tại sao các nhà sản xuất đã phát triển các chu trình làm nóng trước để giữ chúng trong phạm vi nhiệt độ tối ưu. Loại pin này có giá thành rẻ, có ngưỡng nhiệt cao hơn khiến chúng ít bị cháy hơn, có tuổi thọ cao hơn và ít xuống cấp hơn. Pin LFP cũng sạc nhanh hơn và có thể xả nhanh hơn, khiến chúng trở nên lý tưởng từ góc độ hiệu suất và tốc độ sạc.

4. Siêu tụ điện

Siêu tụ điện là nguồn năng lượng bổ sung lưu trữ năng lượng trong chất lỏng phân cực giữa điện cực và chất điện phân đã được sử dụng trong siêu xe hybrid hiệu suất cao và có thể đóng vai trò hỗ trợ hiệu suất cho xe chạy hoàn toàn bằng điện. Đây là giải pháp lưu trữ ngắn hạn có thể sạc và xả nhanh chóng, mang lại hiệu suất tăng đáng kinh ngạc trong thời gian ngắn. Là nguồn năng lượng bổ sung hiệu suất cho EV, tiềm năng của siêu tụ điện là rất lớn.

5. Pin thể rắn

Được coi là tương lai của công nghệ pin trong xe điện, pin thể rắn dựa vào điện cực rắn và chất điện phân rắn thay vì polyme lỏng hoặc gel như trong tất cả các loại pin nêu trên. Về mặt lý thuyết, pin thể rắn sẽ cách mạng hóa BEV, vì cấu trúc rắn của chúng sẽ làm tăng đáng kể tốc độ sạc và xả, cải thiện mật độ năng lượng đáng kể, giảm trọng lượng, giảm khả năng cháy nổ, đồng thời cải thiện chu kỳ và tuổi thọ pin.

Nói một cách tương đối, chúng là sự hoàn hảo của công nghệ pin. Tuy nhiên, quá trình phát triển vẫn đang ở giai đoạn đầu và mặc dù đã đạt được những bước nhảy vọt, nhưng loại pin này vẫn chưa sẵn sàng để sản xuất hàng loạt. Một số nhà sản xuất dự kiến sẽ cho ra các nguyên mẫu pin thể rắn hoạt động được vào cuối năm 2023./.