Pin Lithium-Ion Cho Ô Tô Điện: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ưu Điểm

Theo dữ liệu của McKinsey’s & Co., tỷ lệ sở hữu xe điện đang ở mức cao nhất mọi thời đại. Ước tính 75% các nhà sản xuất xe toàn cầu đã bắt đầu sản xuất, đầu tư hoặc ít nhất là nghiên cứu về xe điện. Pin Lithium-Ion đang dần thay đổi cách chúng ta tiếp cận việc lưu trữ và sử dụng năng lượng, đặc biệt ứng dụng trong sản xuất xe điện. Trong bài viết dưới đây, mời bạn cùng các chuyên gia của trạm sạc xe điện Fascha tìm hiểu chi tiết.

Cấu tạo của pin lithium-ion

Là “trái tim” của xe điện, pin xe phân phối năng lượng điện cần thiết để hoạt động và cũng là hệ thống lưu trữ năng lượng. Pin Lithium-ion xe điện được coi là một dạng công nghệ pin tiên tiến. Nó được đặt tên như vậy vì các khay pin ion lithium có trong các thành phần của pin xe điện.

Hầu hết mọi người đều lầm tưởng rằng xe của họ chỉ có một cục pin. Tuy nhiên, một chiếc xe điện cần rất nhiều pin để cung cấp năng lượng. Một cell đơn được lắp ráp sao cho cực dương và cực âm tách biệt nhau bằng một bộ tách và sau đó nhúng vào dung dịch điện phân. Đồng và nhôm là những vật liệu thường được sử dụng trong lắp ráp bộ thu dòng điện của pin xe điện. 

Sau đó, nó được bọc trong một vỏ kim loại. Các thử nghiệm được thực hiện để kiểm tra rò rỉ chất điện phân và ngăn ngừa rò rỉ hơi ẩm bên trong pin. Các cell pin pin này sau đó được lắp ráp thành các mô-đun, có vỏ kim loại chắc chắn riêng để bảo vệ các cell khỏi các cú sốc bên ngoài. Các mô-đun sau đó được đặt bên trong bộ pin lớn và lắp vào xe điện.

Xem thêm: Nâng cao Độ An toàn và Tuổi thọ của Pin Lithium-ion trong Ô tô Điện

Nguyên lý hoạt động của pin lithium-ion

Để trả lời tốt hơn câu hỏi này, chúng ta cần xem xét bốn thành phần chính của pin xe điện lithium-ion: cực âm, cực dương, màng ngăn và chất điện phân. Bên trong một cell pin xe điện đơn, catot (điện cực dương) được lắp tách biệt với anot (điện cực âm) bằng một bộ tách siêu thấm. 

Cả hai điện cực này đều chứa ion lithium, mặc dù có nhiều ion hơn ở catot khi pin không hoạt động. Catot và anot được nhúng trong dung dịch điện phân, qua đó các ion lithium sẽ chảy qua.

Khi bạn bật xe điện, pin ở trạng thái XẢ. Một phản ứng hóa học xảy ra khiến các ion lithium chảy từ cực âm sang cực dương. Dòng chảy này tạo ra năng lượng điện phân phối khắp ô tô điện.

Khi bạn tắt và cắm pin vào ổ cắm điện, lúc này pin đang ở trạng thái SẠC. Phản ứng hóa học lúc này diễn ra theo chiều ngược lại. Các ion lithium lúc này chảy từ cực dương đến cực âm, nơi pin được lưu trữ.

Phản ứng ngược này cũng xảy ra khi bạn giảm tốc độ hoặc đạp phanh (còn được gọi là “phanh tái tạo”). Năng lượng động học dư thừa do xe điện tạo ra cũng làm dòng ion lithium từ cực dương đến cực âm, do đó năng lượng được lưu trữ nhiều hơn.

Ưu điểm của pin lithium-ion cho ô tô điện

Tuổi thọ của pin lithium-ion dài, trở thành 1 nguyên nhân để sử dụng cho xe điện. Trung bình, loại pin EV này được chế tạo để sử dụng trong 10 đến 20 năm nếu sử dụng và bảo quản đúng cách. 

Giống như pin lithium-ion trong các thiết bị điện tử của bạn, những loại pin này không nên trải qua chu kỳ sạc cực độ (tức là, xả pin đến mức 0, sau đó sạc đến mức 100%). Tốt nhất là duy trì trạng thái sạc (SOC) của pin ở mức 20 đến 80% khi dùng các loại trạm sạc xe điện.

Ngoài ra, khi ứng dụng pin lithium-ion cho ô tô điện còn có nhiều lợi ích khác như:

• Pin Li-ion có mật độ năng lượng cao hơn 2-3 lần so với pin chì-axit hoặc NiMH, giúp xe điện di chuyển quãng đường dài hơn sau mỗi lần sạc.
• Pin lithium-ion có hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên đến 90-95%, giúp giảm hao phí năng lượng và tối ưu hóa hiệu suất vận hành của xe.
• Hỗ trợ công nghệ sạc nhanh (Fast Charging), cho phép sạc 80% dung lượng chỉ trong 30-60 phút với trạm sạc nhanh.
• Pin Li-ion có chu kỳ sạc-xả lên đến 2000 – 3000 lần, tương đương 8-15 năm sử dụng trước khi cần thay thế.
• Trọng lượng nhẹ hơn 30-50% so với các loại pin khác có cùng dung lượng, giúp xe tăng tốc nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.

Với những ưu điểm vượt trội về hiệu suất, độ bền, an toàn và khả năng bảo vệ môi trường, pin lithium-ion là lựa chọn tối ưu cho xe điện hiện đại. Nếu bạn đang quan tâm đến xe điện và công nghệ pin Lithium-ion cho ô tô điện, hãy tìm hiểu ngay cùng Fascha để đón đầu xu hướng!