Khi nói về các công nghệ pin xe đạp điện, ô tô điện hiện nay thì pin lithium-ion có lẽ là loại pin quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Công nghệ sản xuất pin Lithium ra đời như một cuộc cách mạng cho ngành công nghiệp khi khắc phục được hầu hết nhược điểm của pin truyền thống trước đây. Chúng được đánh giá cao ở khả năng lưu trữ, hiệu suất vượt trội, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt và hơn hết là thời gian sạc ngắn hơn đáng kể mà vẫn đảm bảo an toàn tuyệt đối.
Lịch sử sản xuất pin lithium
Pin Lithium-ion hay còn gọi là pin Li-ion là công nghệ pin sạc phổ biến được nhiều hãng sản xuất ô tô lớn trên thế giới lựa chọn để phát triển sản phẩm cho ô tô điện. Loại pin này có cấu tạo đơn giản với thành phần chính là chất điện phân (bao gồm LiPF6 và dung môi hữu cơ), dung dịch đóng vai trò là chất dẫn ion Li giữa hai điện cực dương và âm trong quá trình sạc và xả.
Năm 1970, nhà hóa học người Anh tên là Stanley Whittingham đã sử dụng titan sunfua kết hợp với lithium kim loại để tạo ra các điện cực, một bộ phận quan trọng của pin lithium. Tuy nhiên, quá trình nghiên cứu và sản xuất loại pin này không thể áp dụng vào thực tế do chi phí sản xuất cao. Mặt khác, trong quá trình sản xuất pin lithium , các chất như titan disulfua, khi tiếp xúc với không khí, phản ứng oxi hóa khử giữa chúng sinh ra nhiều chất gây mùi khó chịu, thường là hydro sunfua (H2S).
Năm 1980, John Goodenough, một giáo sư vật lý người Mỹ, đã cố gắng thay thế titan sunfua bằng oxit lithium coban. Pin lithium-ion sau đó được hình thành bằng cách cho phép các ion Li di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác. Ba năm sau (1983), nhà khoa học Nhật Bản Akira Yoshino đã tạo ra một mẫu pin nguyên mẫu, với cực dương không chứa ion Li mà ion Li đã di chuyển ra khỏi cực âm. Loại pin này sử dụng lithium coban oxit và polyacetylene làm cực dương (cực âm). Phát minh của giáo sư Yoshino sau này được coi là tiền thân cho công nghệ sản xuất pin lithium-ion (LIB) ngày nay .
Năm 1991, pin lithium được hãng Sony Energytec chính thức cho ra mắt với 4 dạng: dạng trụ lớn hoặc nhỏ, dạng phẳng và dạng lăng trụ. Sau đó, những sản phẩm này nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường cho đến tận ngày nay. Nhờ có nhiều ưu điểm, loại ắc quy này có ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như thiết bị điện tử, hệ thống lưu trữ năng lượng UPS và đặc biệt là trong ngành sản xuất xe điện.
Công nghệ sản xuất pin lithium
Pin lithium có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, nhưng cấu trúc bên trong của chúng bao gồm bốn phần chính: điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân và màng cách điện. Lúc này, việc sản xuất pin Lithium sẽ được tiến hành theo các công đoạn sau:
Bước 1: Chuẩn bị các điện cực
- Đầu tiên, các nguyên liệu như hoạt chất (AM), chất phụ gia dẫn điện và chất kết dính được cho vào máy chuyên dụng để trộn đều, sau đó thu được hỗn hợp đồng nhất với dung môi.
- Sau đó hỗn hợp bùn này chảy qua khuôn có rãnh, phủ đều hai mặt của bộ thu dòng. Đây là thiết bị bao gồm cực dương lá đồng và cực âm lá nhôm, sau đó được đưa đến dụng cụ sấy khô để dung môi bay hơi nhanh.
- Vì hỗn hợp bùn thực chất là cực dương gốc nước nên khi bốc hơi trực tiếp ra môi trường bên ngoài sẽ hoàn toàn vô hại. Đây là lý do tại sao công nghệ sản xuất pin lithium được gọi là công nghệ năng lượng “xanh” và thân thiện với môi trường.
- Bước cuối cùng trong dây chuyền sản xuất điện cực bao gồm việc đưa chúng vào lò chân không để loại bỏ lượng nước dư thừa. Độ ẩm của các điện cực sẽ được kiểm tra cẩn thận sau khi sấy khô để đảm bảo không xảy ra phản ứng phụ, từ đó giảm thiểu tình trạng ăn mòn cell và tăng tuổi thọ của ắc quy.
Bước 2: Lắp ráp các ô
- Tiếp theo, các điện cực của pin lithium đã được chuẩn bị. Lúc này, nhà sản xuất sẽ sắp xếp và cuộn chúng thành từng lớp có dải phân cách đặt giữa 2 điện cực để tạo thành cấu trúc tế bào.
- Các mẫu nhôm và đồng được hàn lần lượt bằng dòng điện catốt và anốt bằng phương pháp hàn siêu âm hoặc hàn điện trở thông thường.
- Đối với pin di động, hiện tại chưa có tiêu chuẩn nhất quán nên tùy thuộc vào nhà sản xuất mà chúng có thể có kiểu dáng vỏ khác nhau. Sau đó, vỏ được đổ đầy chất điện phân (chất lỏng) và cuối cùng được bịt kín. Như vậy, quy trình sản xuất cell pin lithium-ion đã hoàn tất, bây giờ đến bước quan trọng cuối cùng đó là kích hoạt điện hóa của pin.
Bước 3: Kích hoạt điện hóa pin lithium
Pin lithium có ưu điểm là sạc cực nhanh nhưng an toàn, tất cả là nhờ vào giao diện chất điện phân rắn (SEI) ổn định, có khả năng tránh tình trạng tiêu thụ chất điện phân không thể đảo ngược. Điều này giúp bảo vệ cực dương của pin khỏi hiện tượng quá điện áp gây cháy nổ trong quá trình sạc tốc độ cao, đồng thời hạn chế sự hình thành các dendrit Li. Tuy nhiên, pin lithium-ion có thể xuống cấp nhanh chóng khi sạc các cell trên nguồn điện có mức điện áp dưới 1,5V. Vì vậy, để đảm bảo bộ thu dòng bằng đồng không bị ăn mòn và tăng tuổi thọ, quá trình sản xuất pin lithium sẽ có một khoảng dừng ngắn để làm ướt chất điện phân.
Khi bước vào giai đoạn sạc/xả của pin Lithium, các cell ở tốc độ khá thấp, chỉ khoảng C/20. Sau đó, tốc độ được tăng lên từ từ để tạo ra lớp hoạt động ổn định của SEI (chất điện phân rắn) trên bề mặt cực dương. Khi kết thúc chu trình nạp/xả, khí sinh ra từ quá trình này sẽ được thải ra ngoài để đảm bảo an toàn. Tế bào được lưu trữ trên giá lão hóa để làm ướt chất điện phân và cũng để ổn định bề mặt chất điện phân rắn (SEI).
Trước khi các tế bào được niêm phong, quá trình sản xuất pin Lithium Ion phải trải qua giai đoạn khử khí. Thông thường bước này sẽ mất vài tuần, thời gian có thể thay đổi tùy theo quá trình lão hóa và nhiệt độ giữa các đơn vị sản xuất khác nhau. Tại Việt Nam, các nhà sản xuất cũng dựa vào quy trình 3 bước tiêu chuẩn trên để tạo ra pin lithium cho thị trường, đặc biệt là ngành ô tô điện.
Tương lai của công nghệ sản xuất pin lithium
Có thể thấy, công nghệ sản xuất pin lithium ngày càng tốt hơn để đáp ứng nhu cầu người dùng và có xu hướng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Hiện nay, các loại pin này được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp điện tử, giao thông vận tải, y tế, quân sự, hàng không – vũ trụ… Với hy vọng pin lithium-ion có thể mang lại một số lợi ích về mật độ năng lượng, tuổi thọ, độ bền và giúp người dùng tiết kiệm chi phí. Các chuyên gia công nghệ đã không ngừng nghiên cứu và thay thế các chất liệu pin khác ngoài phiên bản Li-ion tiêu chuẩn. Trong đó, phổ biến nhất là công nghệ pin Lithium – Sulphur (Li/S, Natri (Na), Magiê, Lithium Cobalt Oxide, Lithium Titanate,…
Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội nhưng nhìn chung các công nghệ mới này vẫn chưa có khả năng thay thế pin Li-ion hay thương mại hóa ở thời điểm hiện tại. Vì vậy, để cạnh tranh với phiên bản tiêu chuẩn, họ cần có những cải tiến hơn nữa về chất lượng nguyên liệu và quy trình sản xuất, nhằm từng bước thu hẹp khoảng cách giữa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và sản xuất thực tế.
Ngoài ra, công nghệ pin lithium-ion cũng dự kiến sẽ được ứng dụng vào việc lưu trữ nguồn năng lượng bền vững từ thiên nhiên (nắng và gió), nhằm giảm lượng khí thải carbon gây ô nhiễm môi trường cao.
Hơn nữa, vấn đề lựa chọn vật liệu thay thế và đổi mới công nghệ sản xuất tiên tiến hơn cho pin Li-ion là tất yếu, nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng “sạch” ngày càng tăng. Chẳng hạn, các vật liệu rắn mới như polyme, gốm sứ hay thủy tinh đang dần tham gia vào quá trình sản xuất pin Lithium nhằm hạn chế sử dụng dung môi độc hại và tạo ra những “thế hệ” pin Li-ion thân thiện với môi trường hơn. .
Vinfast ứng dụng pin lithium vào ô tô điện như thế nào?
Hầu hết các sản phẩm ô tô điện mà VinFast hiện cung cấp trên thị trường đều sử dụng pin lithium-ion chất lượng cao. Nhà sản xuất ô tô hợp tác với LG Chem, một trong những công ty hàng đầu thế giới trong lĩnh vực sản xuất ắc quy ô tô điện đạt tiêu chuẩn quốc tế. Và chiếc ô tô điện đầu tiên áp dụng công nghệ pin lithium tiên tiến là VinFast VF e34, loại pin chính xác dùng để cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động trên xe là pin lithium nickel cobalt nhôm oxit (NCA).
Đây là một trong số ít pin có dung lượng lưu trữ lớn, công suất 42 kWh, đi kèm 2 chế độ sạc nhanh và sạc tiêu chuẩn. Nếu người dùng chọn chế độ sạc thông thường, sẽ mất khoảng 8 giờ để sạc đầy pin VinFast VF e34 và quãng đường di chuyển tối đa là 285 km (đạt tiêu chuẩn NEDC cho phạm vi hoạt động của xe). Ở chế độ sạc nhanh, ô tô điện VF e34 chỉ cần 18 phút để sạc và có thể di chuyển quãng đường khoảng 180 km, thuận tiện cho những hành trình dài mà người dùng không sợ hết xăng giữa chừng.
nQua đó có thể thấy, công nghệ sản xuất pin lithium góp phần nâng cao trải nghiệm người dùng trên các mẫu xe điện nói chung và trên VinFast nói riêng. Đây chắc chắn sẽ là một lựa chọn thú vị đáng cân nhắc khi quyết định mua xe điện.
Mua pin lithium chính hãng ở đâu?
Có rất nhiều công ty bán pin lithium trên thị trường. Tuy nhiên, để mua được sản phẩm chính hãng với mức giá hợp lý, bạn có thể tham khảo Tây Hà. Công ty TNHH Thương mại và Đầu tư Tây Hà chuyên cung cấp pin lithium, pin SuperV, ắc quy quy chính hãng. Công ty ra đời và hoạt động trong lĩnh vực cung cấp giải pháp năng lượng cho xe nâng, xe điện và xe golf. Ngoài ra còn có các loại máy móc, thiết bị điện phục vụ sản xuất, nâng cao đời sống.
Để có thể tham khảo mua sản phẩm bạn có thể liên hệ theo thông tin sau:
- Đường dây nóng: 0973.081.446
- Địa chỉ CS 1: Đường Foresa 1A, Khu đô thị sinh thái Tasco Xuân Phương, Quận Nam Từ Liêm, Hà Nội
- Địa chỉ CS 2: 114 cao tốc Tân Vạn, Bình An, Dĩ An, Bình Dương.
- Website: tayha.net
Khác với các loại pin khác trên thị trường công nghệ sản xuất pin lithium tiên tiến hơn hứa hẹn mang lại nhiều trải nghiệm tuyệt vời trên xe máy điện và ô tô điện. Chắc chắn đây sẽ là sự lựa chọn tốt nhất trong phương tiện di chuyển thân thiện với môi trường cho bạn và gia đình.
Ý kiến bạn đọc (0)