Một dạng pin lithium-ion có tên gọi là LFP đang ngày càng trở nên phổ biến trong giới sản xuất ô tô do có nhiều ưu điểm về chi phí, độ an toàn và vật liệu.
Một sự thay đổi đáng kể đang diễn ra trong phân khúc xe điện, không phải nói về sự chuyển dịch sang xe điện. Điều đó vẫn đang diễn ra mặc dù một số nhà sản xuất đang chùn bước, điều đề cập ở đây là một sự thay đổi tinh tế trong thành phần của pin xe điện mang lại một số tác động đáng kể.
Một loại pin lithium-ion có tên là lithium iron phosphate, hay LFP , đang ngày càng trở nên phổ biến trong các loại xe điện trên toàn thế giới. Các nhà sản xuất như Ford, Mercedes-Benz, Rivian, Tesla và các hãng khác hiện đang cung cấp các loại pin này như một giải pháp thay thế hoặc thay thế hoàn toàn cho các loại hóa chất đắt đỏ như niken mangan coban ( NMC ) và niken coban nhôm oxit ( NCA ) đã thống trị trong nhiều năm. Trong khi các cell pin LFP chỉ chiếm 6 phần trăm thị trường vào năm 2020, thì hiện tại chúng đã tăng vọt lên khoảng 30 phần trăm.
Tất cả những yếu tố này thực sự đang có ý nghĩa gì đối với những phương tiện sẽ lăn bánh trên đường trong vài năm tới? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết.
Tất cả đều ở cực âm
Đầu tiên, chúng tôi xin giới thiệu sơ lược về cách thức hoạt động của pin lithium-ion. Pin có ba thành phần chính: anode, catot và chất điện phân. Khi có dòng điện được tạo ra trong mạch điện, ví dụ, khi bạn nhấn nút khởi động EV của mình Nút “ Start” phản ứng hóa học xảy ra bên trong pin. Các ion âm di chuyển giữa cực dương và cực âm, qua chất điện phân, để tạo ra dòng điện. Cực âm quyết định tình trạng của pin, bao gồm khả năng phục hồi nhiệt độ, mật độ năng lượng và tuổi thọ tổng thể.
Khi chúng ta nói về hóa học lithium-ion, thực ra chúng ta đang nói về các vật liệu tạo nên catốt, trong pin LFP thực chất là lithium sắt phosphate (LiFePO4 ) . Tuy nhiên, quan trọng hơn là những gì còn thiếu trong catốt LFP .
Pin LFP có một số ưu điểm chính, nhưng đối với bất kỳ ai quan tâm đến tác động về mặt môi trường và đạo đức của việc sở hữu xe điện, lợi ích chính là pin LFP không chứa các vật liệu như niken, mangan hoặc coban. Những khoáng sản này gây ra nhiều vấn đề, khai thác chúng gây ra thiệt hại nặng nề cho môi trường, làm tổn hại đến hệ sinh thái địa phương ở những khu vực thiếu quy định như Cộng hòa Dân chủ Congo và Myanmar. Điều này đã tàn phá môi trường các cộng đồng địa phương và dẫn đến việc bóc lột công nhân của họ.
Pin LFP cũng có giá thành rẻ hơn đáng kể. Theo phân tích của BloombergNEF, trung bình, pin LFP rẻ hơn 32 phần trăm so với pin NMC. Sunoj George, giám đốc kỹ thuật pin và kiến trúc đẩy tại Rivian, cho biết công ty của ông đã tiết kiệm được 20 đến 30 phần trăm với LFP. Vào tháng 9, pin LFP đã giảm xuống dưới 60 đô la một kilowatt-giờ, giúp đẩy giá pin toàn cầu xuống mức thấp kỷ lục.
Pin LFP cũng bền hơn, dẫn đến tuổi thọ dài hơn. Điều này có nghĩa là xe có pin LFP có thể xử lý nhiều chu kỳ sạc-xả hơn trước khi pin bắt đầu mất dung lượng, khiến phương tiện EV phù hợp với yêu cầu sạc lại thường xuyên.
Khả năng phục hồi này cũng giúp những loại pin này chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.“ LFP cung cấp độ ổn định nhiệt cao hơn so với các hệ thống pin ba phần như NCM hoặc NCA ”, George của Rivian cho biết. Vì vậy, cháy pin ít gây lo ngại hơn đối với những chiếc xe chạy bằng LFP.
Nếu pin LFP có tất cả những ưu điểm đó, tại sao chúng lại không có nó trong mọi xe điện ? Đáng buồn thay, chúng có một số nhược điểm đáng kể.
Điểm lớn nhất là mật độ năng lượng. Pin LFP sẽ cung cấp ít kilowatt-giờ dung lượng hơn cho một trọng lượng và thể tích nhất định. Điều này có nghĩa là phạm vi hoạt động ngắn hơn khi sạc. Điều này được bù đắp phần nào bởi tốc độ sạc nhanh hơn được đề cập ở trên, vì vậy đối với những chuyến đi ngắn, thường xuyên, đây không phải là vấn đề lớn. Nhưng vì rất nhiều người tiêu dùng vẫn xem xét phạm vi hoạt động tối đa trước bất kỳ yếu tố nào khác, nên đây là một điểm yếu tiềm tàng vào những chiếc xe chạy bằng LFP.
Một vấn đề khác là hiệu suất kém trong thời tiết lạnh. EV chạy bằng LFP mất nhiều phạm vi tối đa hơn khi pin lạnh và thậm chí có thể gặp khó khăn khi sạc lại ở nhiệt độ thấp.
Nhưng có nhiều cách để giải quyết vấn đề này. George của Rivian cho biết công ty“ Hệ thống điều hòa nhiệt độ” làm cho nó như vậy“ khách hàng sẽ không thấy bất kỳ sự khác biệt đáng kể nào” giữa hiệu suất hoạt động trong thời tiết lạnh của LFP và pin NCM hoặc NCA .
Cuối cùng, mặc dù chi phí sản xuất pin LFP thấp hơn, nhưng giá trị của chúng khi tái chế cũng thấp hơn.“ Có ít giá trị kim loại vốn có hơn trong một gói LFP so với một gói gốc niken”, Jackson Switzer, Phó chủ tịch thương mại tại Redwood Materials cho biết. Giá trị thấp hơn có thể có nghĩa là ít động lực hơn để tái chế những loại pin này, nhưng tin tốt là chúng cũng dễ tái chế như nhau.
Vì vậy, đây là sự đánh đổi, nhưng các nhà sản xuất ngày càng quyết định rằng những sự đánh đổi này là xứng đáng, đặc biệt là trong các ứng dụng cho đội xe của họ.
Mercedes-Benz đã chọn pin LFP cho xe tải eSprinter mới của mình.“ Sự suy thoái của cell pin thấp hơn các loại pin khác, đảm bảo độ bền và yêu cầu bảo trì thấp cùng một lúc. Nó lý tưởng cho các loại xe thương mại hạng nhẹ”, Klaus Rehkugler, giám đốc bán hàng và tiếp thị tại Mercedes-Benz Vans cho biết.
Lisa Drake, Phó chủ tịch chương trình EV và chuỗi cung ứng năng lượng tại Ford, cho biết khi các trạm sạc EV trở nên phổ biến hơn, pin LFP sẽ có ý nghĩa hơn:“ Mọi người sẵn sàng chấp nhận những chuyến đi ngắn hơn, những chuyến đi nhỏ hơn, và chấp nhận sạc thường xuyên hơn, nhưnghọ muốn sạc nhanh thường xuyên hơn. Và công nghệ pin LFP cho phép họ làm điều đó.”
Điều tương tự cũng đúng với xe Mercedes-Benz đã ra mắt là Concept CLA Class vào năm ngoái, một chiếc sedan điện nhỏ thế hệ tiếp theo sẽ ra mắt vào năm sau. Markus Schäfer, giám đốc công nghệ tại Mercedes-Benz, cho biết công ty sẽ cung cấp các công nghệ pin khác nhau.“ Chúng ta cần phải chia nhỏ, vì vậy đó là phiên bản đầu vào với pin LFP có phạm vi nhỏ hơn. Về mặt km, có thể là 500 km trên chiếc xe CLA Class này,” ông nói.“ Nhưng ở mức cao hơn, bạn có thể lựa chọn công suất lớn hơn, phạm vi hoạt động lớn hơn.” Do đó, phiên bản chú trọng vào hiệu suất sẽ dựa trên thiết kế không phải LFP.
Trong tương lai, LFP được dự đoán sẽ tiếp tục tăng tốc. Một báo cáo tháng 4 từ BloombergNEF chỉ ra rằng sản lượng LFP tại Trung Quốc liên tục tăng của các nhà cung cấp lớn như CATL, cùng với việc mở rộng sản lượng từ các nhà sản xuất ở những nơi khác trên thế giới, như LG Energy Solution tại Hàn Quốc.
Với lợi thế về độ bền và chi phí của pin LFP, Drake của Ford tin rằng việc cung cấp pin LFP sẽ rất quan trọng đối với các nhà sản xuất:“ Nếu cơ sở của bạn không có LFP , tôi không biết bạn có thể mở rộng quy mô thực sự như thế nào.”
Gia An