Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện

  • Thành Phạm
  • 15/01/2022 11:58 PM
  • 350 lượt xem

Ngành công nghiệp ô tô đang chứng kiến sự chuyển dịch mạnh mẽ, với các dòng xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch đang dần nhường chỗ cho xe chạy điện.

Khi nói tới công nghệ cốt lõi trong quá trình sản xuất ô tô điện, không thể không nhắc tới bộ phận vô cùng quan trọng đó là pin ô tô. Các chuyên gia cho rằng, công nghệ lưu trữ năng lượng sẽ mở ra cuộc cạnh tranh gay gắt giữa các hãng xe trong giai đoạn tiếp theo của kỷ nguyên xe điện.

Vậy có những loại pin ô tô điện nào đang được sử dụng trên thị trường hiện nay? Xe điện VinFast đang được trang bị loại pin gì? Tất cả sẽ được giải đáp trong bài viết sau đây của Giaxehoi.

Pin ô tô điện là gì?

Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện
Pin được coi là “Linh hồn” của xe ô tô điện

Pin ô tô điện còn được gọi là pin thứ cấp hay ắc quy. Đây là loại pin sạc cho phép kết nối pin và bộ sạc với nguồn điện để lặp lại chu trình sạc nhiều lần. Pin ô tô điện được cấu tạo bởi các ngăn chứa tế bào pin lắp nối tiếp nhau, trong đó có ca-tốt (điện cực dương), a-nốt (điện cực âm) và dung dịch điện ly.

Các loại pin ô tô điện

Pin Lithium-ion (Li-ion)

Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện
Pin Lithium-ion
Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện
Mô hình minh họa quá trình sạc và xả của pin Lithium-ion (Nguồn: Sưu tầm)

Hầu hết các mẫu xe ô tô điện trên thị trường hiện nay đều sử dụng công nghệ pin Lithium-ion (Li-ion) – loại pin được trang bị cho laptop và điện thoại thông minh.

Pin Li-ion có cấu tạo gồm

  • Điện cực dương: Sử dụng vật liệu LiMnO4 và LicoO2. Cấu trúc phân tử gồm Oxide Coban liên kết với nguyên tử Lithium.
  • Điện cực âm: Sử dụng vật liệu graphene (than chì) cùng các vật liệu cacbon khác có khả năng lưu giữ các ion Lithium L+ trong tinh thể.
  • Bộ phân tách (màng ngăn cách điện): Làm từ nhựa PP hoặc PE và được đặt giữa cực dương và âm. Bộ phân tách có cấu tạo gồm nhiều lỗ nhỏ, cho phép các ion Li+ đi qua.
  • Chất điện phân (dung dịch điện phân): Ở dưới dạng chất lỏng, lấp đầy màng ngăn và hai cực, có chứa dung môi hữu cơ cùng LiPF6. Chất điện phân có nhiệm vụ như vật dẫn các ion Li+ từ.

Ưu điểm

  • Mật độ năng lượng cao
  • Tốc độ tự xả thấp
  • Chi phí thiết kế, nghiên cứu và sản xuất hợp lý
  • Được sử dụng phổ biến nhất hiện nay

Nhược điểm

  • Giảm thiểu hiệu năng khi hoạt động trong môi trường lạnh giá
  • Độ ổn định thấp ở điều kiện nhiệt độ cao
  • Bộ pin khá lớn và nặng nề
  • Sử dụng lâu sẽ bị chai pin

Pin hydride nickel-kim loại (NiMH)

Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện
Pin hydride nickel-kim loại trên xe Toyota Prius

Loại pin sạc này được lắp đặt cho một số thiết bị điện tử, tàu điện sàn thấp và các mẫu ô tô hybrid. Pin hydride nickel-kim loại có cấu tạo gần giống với pin nickel cadmi (NiCd). Tuy nhiên không sử dụng cadmi (kim loại nặng độc hại, có cực âm là hỗn hợp hấp thụ hidrua.

Ưu điểm

  • Không gây ô nhiễm môi trường
  • Điện dung cao hơn gấp 2-3 lần so với pin NiCd có kích thước tương đương

Nhược điểm

  • Hiệu suất sạc pin còn thấp
  • Tốc độ tự xả cao hơn nhiều so với pin Li-ion
  • Ít được dùng làm pin ô tô điện

Pin thể rắn

Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện
Chất điện phân là sự khác biệt cơ bản nhất giữa pin thể rắn và pin Lithium-ion

Trong vài năm gần đây, các hãng xe đang cạnh tranh trong việc nghiên cứu pin thể rắn – giải pháp mới được kỳ vọng sẽ khắc phục các hạn chế của pin Li-ion.

Pin thể rắn không sử dụng chất điện phân dạng dung dịch mà thay thế bằng vật liệu rắn có thành phần giống với gốm, thủy tinh… Loại pin này đã được ứng dụng trong sản xuất thiết bị theo dõi bằng sóng radio, thiết bị đeo di động, máy tạo nhịp tim…

Ưu điểm

  • Thiết kế gọn nhẹ hơn bởi tiết kiệm được khối lượng, thể tích từ phần dung dịch điện phân bị loại bỏ
  • Khả năng tích trữ năng lượng tốt hơn
  • Đơn giản hóa quá trình sản xuất, cắt giảm trọng lượng xe bởi không cần hệ thống làm mát phức tạp như pin Li-ion
  • Vật liệu điện phân rắn độ bền cao, an toàn, ít bị chai bị
  • Rút ngắn thời gian sạc so với pin Li-ion

Nhược điểm

  • Mới đang trong giai đoạn thử nghiệm
  • Các hãng xe gặp khó khăn trong việc lựa chọn vật liệu rắn phù hợp làm chất điện phân

Công nghệ pin trên ô tô điện VinFast hiện nay

Công nghệ pin – Chìa khóa khai mở tương lai của ô tô điện
Cận cảnh khoang động cơ và khối pin xe điện VFe34

Hiện nay, các mẫu xe điện VinFast đều được trang bị pin Lithium-ion vô cùng an toàn, hạn chế tối đa khả năng gây cháy nổ so với động cơ xăng hoặc dầu. Bởi trong quá trình xe điện hoạt động hoàn toàn không xảy ra quá trình đốt cháy như những dòng xe chạy xăng và dầu.

Mẫu xe điện sử dụng pin Li-ion điển hình của VinFast là VF e34. Bộ pin Li-ion của dòng xe này được nghiên cứu và sản xuất dựa trên quy trình vô cùng nghiêm ngặt, với khả năng chống chịu tốt trong những điều kiện môi trường khắc nghiệt. Pin chịu được nhiệt độ từ -20 đến 45 độ, đạt tiêu chuẩn IP67 nên chống nước rất tốt.

VinFast VF e34 sử dụng pin Li-ion dung lượng 42kWh, cho phép xe di chuyển quãng đường khoảng 285km sau mỗi lần sạc đầy theo tiêu chuẩn NEDC. Người dùng cũng có thể sạc nhanh xe sau 18 phút để đi được thêm 180km.

Các hãng xe liên tục chạy đua phát triển công nghệ pin thể rắn

Trên thế giới

Trong cuộc đua pin thể rắn giữa các hãng xe, Toyota được cho là thương hiệu tiên phong đi đầu.

Mới đây, hãng đã công bố một đoạn video giới thiệu mẫu xe điện sử dụng công nghệ pin thể rắn – thành quả hợp tác giữa phát triển giữa Toyota và Panasonic. Hãng xe Nhật cũng có dự định sẽ áp dụng công nghệ pin này trên các mẫu xe điện thương mại của Toyota trước năm 2030.

Cuộc đua chinh phục pin thể rắn còn có sự tham gia của Nissan. Hãng xe này đang âm thầm nghiên cứu, phát triển loại pin thể rắn của riêng mình để trang bị cho các mẫu xe điện mới.

Chưa hết, tháng 3-2021, đối tác chiến lược của Volkswagen là công ty QuantumScape (Mỹ) cũng vừa công bố kết quả thử nghiệm cho mẫu pin thể rắn của mình và kết quả này được cho là “đầy hứa hẹn”.

Hai hãng xe BMW và Ford vào giữa tháng 9-2021 vừa qua cũng đã tuyên bố sẽ thử nghiệm pin thể rắn trên xe nguyên mẫu vào đầu năm 2022. Trên thực tế, hai hãng xe này đã bắt tay đầu tư vào pin thể rắn từ năm 2017 và lập nên công ty Solid Power. Công ty có nhà máy đặt tại Colorado (Mỹ) và đang trong giai đoạn chuẩn bị trước khi sản xuất số lượng lớn.

Tại Việt Nam

Tự chủ về pin cho ô tô điện là một trong những mục tiêu quan trọng của VinFast.
Tự chủ về pin cho ô tô điện là một trong những mục tiêu quan trọng của VinFast.

VinFast cũng không chịu “khoanh tay đứng nhìn” trước cuộc đua pin thể rắn hết sức sôi động này. Đầu tháng 3-2021, hãng xe Việt đã cùng với công ty ProLogium (Đài Loan) thành lập liên doanh sản xuất cell thể rắn để trang bị cho các mẫu ô tô điện VinFast trong tương lai.

Không dừng lại ở đó, VinFast còn tham gia vào một dự án nghiên cứu phát triển công nghệ pin khác cho phép sạc tới 80% dung lượng chỉ mất 5 phút. Đối tác của VinFast trong dự án này là StoreDot cho biết, họ đã dùng hạt nano thay vì chổi than cho điện cực của pin cùng một số vật liệu đặc biệt khác nhằm tăng tốc độ sạc.

Kết luận

Nếu ví động cơ là “trái tim” thì bộ pin có thể nói là “linh hồn” của một chiếc ô tô điện. Công nghệ pin không chỉ được coi như chìa khóa mở ra khả năng thay thế hoàn toàn ô tô truyền thống của xe điện, mà nó còn quyết định sự thành bại của các hãng xe trong cuộc đua sản xuất xe điện trong thời gian tới. 

Tham khảo 3 mẫu xe ô tô điện Vinfast:

+ Giá xe ô tô điện Vinfast VF E34

+ Giá xe ô tô điện Vinfast VF 8

+ Giá xe ô tô điện Vinfast VF 9

Bạn đọc đánh giá

5/5 (1 đánh giá)

Đánh giá của bạn

Tin liên quan