Pin Lithium ion là gì?

thue-pin-xe-dien-VinFast

Pin Lithium ion là công nghệ pin tiên tiến sử dụng các ion lithium làm thành phần chính trong điện hóa của nó. Trong một chu kỳ phóng điện, các nguyên tử liti ở cực dương bị ion hóa và tách khỏi các điện tử của chúng. Các ion liti di chuyển từ cực dương và đi qua chất điện phân cho đến khi chúng đến cực âm, tại đây chúng tái kết hợp với các điện tử của chúng và trung hòa về điện.

Các ion liti đủ nhỏ để có thể di chuyển qua một ngăn cách vi thấm giữa cực dương và cực âm. Một phần là do kích thước nhỏ của lithium (chỉ đứng sau hydro và heli), Pin Lithium ion có khả năng lưu trữ điện áp và điện tích rất cao trên một đơn vị khối lượng và đơn vị thể tích.

pin-xe-may-dien-Vinfast-ludo
Pin Lithium ion xe máy điện Vinfast Ludo

Pin Lithium ion có thể sử dụng một số vật liệu khác nhau làm điện cực. Sự kết hợp phổ biến nhất là oxit liti coban (cực âm) và than chì (cực dương), được tìm thấy nhiều nhất trong các thiết bị điện tử cầm tay như điện thoại di động và máy tính xách tay. Các vật liệu catốt khác bao gồm oxit mangan liti (được sử dụng trong ô tô điện và ô tô hybrid) và photphat sắt liti. Pin Lithium ion thường sử dụng ete (một loại hợp chất hữu cơ) làm chất điện phân.

Hiện nay Pin Lithium ion được sử dụng trên dòng xe máy điện của Vinfast như: Vinfast Theon, Vinfast Ludo….

Một số ưu điểm của Pin Lithium ion là gì?

So với các công nghệ pin sạc chất lượng cao khác (nickel-cadmium hoặc nickel-metal-hydride), Pin Lithium ion có một số ưu điểm. Chúng có một trong những mật độ năng lượng cao nhất so với bất kỳ công nghệ pin nào hiện nay (100-265 Wh / kg hoặc 250-670 Wh / L). Ngoài ra, tế bào Pin Lithium ion có thể cung cấp tới 3,6 Volts, cao hơn 3 lần so với các công nghệ như Ni-Cd hay Ni-MH.

Điều này có nghĩa là chúng có thể cung cấp một lượng lớn dòng điện cho các ứng dụng năng lượng cao, có Pin Lithium ion cũng có khả năng bảo trì tương đối thấp và không yêu cầu đạp xe theo lịch trình để duy trì tuổi thọ pin của chúng. Pin Lithium ion không có hiệu ứng bộ nhớ, một quá trình bất lợi trong đó chu kỳ sạc / xả cục bộ lặp đi lặp lại có thể khiến pin ‘ghi nhớ’ dung lượng thấp hơn.

Đây là một lợi thế so với cả Ni-Cd và Ni-MH, hiển thị hiệu ứng này. Pin Lithium ion cũng có tỷ lệ tự xả thấp, khoảng 1,5-2% mỗi tháng. Chúng không chứa cadmium độc hại nên dễ thải bỏ hơn pin Ni-Cd.

Do những ưu điểm này, Pin Lithium ion đã thay thế pin Ni-Cd để dẫn đầu thị trường trong các thiết bị điện tử di động (như điện thoại thông minh và máy tính xách tay). Pin Lithium ion cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hệ thống điện cho một số ứng dụng hàng không vũ trụ, đáng chú ý là trong chiếc Boeing 787 mới và thân thiện hơn với môi trường, trong đó trọng lượng là một yếu tố chi phí đáng kể.

Từ góc độ năng lượng sạch, phần lớn hứa hẹn của công nghệ Li-ion đến từ các ứng dụng tiềm năng của chúng trong ô tô chạy bằng pin. Hiện tại, các mẫu xe điện bán chạy nhất là Nissan Leaf và Tesla Model S đều sử dụng Pin Lithium ion làm nguồn nhiên liệu chính.

Một số nhược điểm của Pin Lithium ion là gì?

Bất chấp những hứa hẹn về công nghệ, Pin Lithium ion vẫn còn một số thiếu sót, đặc biệt là về độ an toàn. Pin Lithium ion có xu hướng quá nóng và có thể bị hỏng ở điện áp cao. Trong một số trường hợp, điều này có thể dẫn đến sự thoát nhiệt và đốt cháy. Điều này đã gây ra nhiều vấn đề đáng kể, đặc biệt là việc tiếp đất của phi đội Boeing 787 sau khi các vụ cháy pin trên máy bay được báo cáo. Vì những rủi ro liên quan đến các loại pin này, một số công ty vận chuyển từ chối vận chuyển số lượng lớn pin bằng máy bay.

Pin Lithium ion yêu cầu cơ chế an toàn để hạn chế điện áp và áp suất bên trong, điều này có thể làm tăng trọng lượng và hạn chế hiệu suất trong một số trường hợp.

Pin Lithium ion cũng có thể bị lão hóa, có nghĩa là chúng có thể bị giảm dung lượng và thường xuyên hỏng sau một số năm. Một yếu tố khác hạn chế việc áp dụng rộng rãi của chúng là chi phí của chúng cao hơn khoảng 40% so với Ni-Cd. Giải quyết những vấn đề này là một thành phần quan trọng trong nghiên cứu hiện tại về công nghệ.

Cuối cùng, mặc dù mật độ năng lượng cao của Pin Lithium ion so với các loại pin khác, chúng vẫn có mật độ năng lượng thấp hơn xăng khoảng một trăm lần (chứa 12.700 Wh / kg theo khối lượng hoặc 8760 Wh / L theo thể tích).

Mặc dù thành công về mặt thương mại trong nhiều ứng dụng, Pin Lithium ion vẫn chưa được triển khai trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng điện (EES) quy mô lớn do chi phí tăng cao và nguồn cung cấp nguồn lithium hạn chế trong những năm tới. Kịch bản này đòi hỏi nỗ lực ngay lập tức để tìm vật liệu thay thế để thay thế hệ thống pin lithium-ion dựa trên các vật liệu có nguồn gốc dễ dàng và hiệu quả hơn.

VinFast đã công bố hợp tác với ba công ty để tạo ra bộ pin bền vững hơn, có thể sạc nhanh hơn

VinFast đang có quan hệ đối tác chiến lược với ba công ty mà họ tin rằng sẽ làm cho dịch vụ xe máy điện Vinfast của họ thu phí nhanh hơn. Trong nỗ lực để giữ vị trí đầu bảng và dẫn đầu thị trường, VinFast đã công bố liên doanh với StoreDot của Israel để sản xuất bộ pin sạc từ 0 đến 80% chỉ trong 5 phút.

StoreDot tuyên bố rằng họ đã thay thế than chì có trong cực dương của pin bằng các kim loại có quy mô nano. Theo StoreDot, các kim loại này là “các hợp chất hữu cơ và vô cơ độc quyền được thiết kế và tổng hợp đặc biệt”, được tạo ra để tăng tốc quá trình sạc.

Trong trường hợp bạn cho rằng công nghệ này trông không có triển vọng, StoreDot đã sử dụng nó để phát triển bộ pin cho điện thoại di động, xe máy điện, máy bay không người lái, v.v. Thương hiệu đang hợp tác với BP, Daimler và Samsung, trong số nhiều công ty. Ngoài ra, VinFast gần đây đã hợp tác với ProLogium, một công ty có trụ sở tại Đài Loan và sản xuất pin thể rắn.

Pin thể rắn sở hữu mật độ năng lượng gấp ba lần pin lithium-ion có kích thước tương tự. Hơn nữa, rủi ro liên quan đến việc làm việc với pin thể rắn ít hơn, vì chúng có khả năng chống cháy. Tuy nhiên, Fisker đã từ chối kế hoạch phát triển các gói pin thể rắn của mình, cho rằng rất khó để làm việc trên công nghệ này để làm cho chúng hoàn hảo cho việc sử dụng hàng ngày và giảm thiểu rủi ro khi vận hành.

Vì những bộ pin này nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn, các nhà sản xuất ô tô như BMW và những hãng khác đang nỗ lực cải thiện các đặc tính của chúng để sử dụng trên thị trường đại chúng.

Cuối cùng, VinFast đã ký Biên bản ghi nhớ với Gotion High-Tech. Đây là một công ty sản xuất pin hàng đầu ở Trung Quốc, và nổi tiếng với pin LFP (Lithium Iron Phosphate). Loại pin này rẻ hơn so với pin lithium-ion thông thường và có thể được thiết kế để hoàn toàn phù hợp cho các loại xe điện có phạm vi hoạt động ngắn.

Ngoài ra, VinFast cũng khẳng định rằng đội ngũ nghiên cứu và phát triển nội bộ của họ cũng đang nỗ lực tìm cách đáp ứng nhu cầu pin toàn cầu bằng công nghệ sạc nhanh tại nhà máy ở Việt Nam. Chủ tịch của thương hiệu – Thuy Lee, xác nhận rằng công ty có tham vọng thiết lập các đơn vị sản xuất tại Mỹ và Châu Âu.

Pin Lithium-Metal mới có thể cách mạng hóa thiết bị điện tử

Chắc chắn bạn đã nghe nói đến pin lithium-ion, cung cấp năng lượng cho hầu hết các thiết bị điện tử cầm tay của chúng ta và tất nhiên là cả xe điện. Không nghi ngờ gì nữa, chúng đã cách mạng hóa cách chúng ta sống, nhưng chúng cũng có một số thiếu sót, bao gồm đoản mạch và phạm vi tương đối ngắn đối với xe điện.

Các nhà nghiên cứu đã và đang làm việc chăm chỉ để tìm ra các giải pháp pin tốt hơn, bền hơn mà không nặng cả tấn hay tốn một cánh tay và một chân. Giờ đây, một nhóm các nhà khoa học ở Đức có thể đã tìm thấy chén thánh: một loại pin kim loại lithium đạt mật độ năng lượng cực cao 560-Wh / kg với độ ổn định cao.

pin-lithium-metal
Phát hiện của nhóm KIT về Pin lithium-metal

Trong quá khứ, pin lithium-metal cực kỳ không ổn định và thậm chí còn phát nổ, khiến chúng trở nên quá nguy hiểm để đẩy ra thị trường thương mại. Nhưng với những tiến bộ mới được phát hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Helmholtz Ulm (HIU) thuộc Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT), chúng có thể tồn tại lâu hơn và an toàn hơn nhiều.

Pin lithium-metal mới

Pin mới sử dụng sự kết hợp của cực âm phân lớp nghèo coban, giàu niken (NCM88) và chất điện phân LP30 hữu cơ có bán trên thị trường , khi hoạt động cùng nhau, cho phép lưu trữ năng lượng cao trên mỗi khối lượng và dung lượng ổn định phần lớn trong nhiều chu kỳ, mỗi các nhà nghiên cứu.

Và kết quả thật đáng chú ý. Mật độ năng lượng của nó cao hơn ngưỡng điển hình 500 Wh / kg được sử dụng để cung cấp năng lượng cho EV thế hệ tiếp theo và cao hơn hẳn mật độ năng lượng 250-300 Wh / kg thông thường mà pin lithium-ion cung cấp, như New Atlas đã chỉ ra.

Hơn nữa, nhóm nghiên cứu giải thích rằng pin lithium-metal mới của họ vẫn giữ được 88% dung lượng lưu trữ ban đầu sau 1.000 chu kỳ. Và hiệu suất Coulombic trung bình của nó – tỷ lệ giữa khả năng phóng điện và tích điện – nằm ở mức 99,94%.

Cần phải nghiên cứu thêm và điều chỉnh trước khi loại pin này có thể tồn tại trong thế giới thực, nhưng đó là một bước tiến đáng kinh ngạc

Tin tức này, cùng với khám phá gần đây của các nhà nghiên cứu Đại học Harvard, những người đã chia sẻ tin tức về pin kim loại lithium, trạng thái rắn, ổn định của họ vào tháng 5 năm 2021 trên tạp chí Nature, chỉ cho thấy những bước tiến nhảy vọt mà chúng tôi đang thực hiện để cải thiện thời lượng pin, trọng lượng và dung lượng lưu trữ.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.