Cấu tạo cơ bản của pin ô tô điện

Theo NewScientist, hầu hết các thiết bị điện tử như ô tô điện, điện thoại, máy tính bảng và máy tính xách tay đều sử dụng pin lithium-ion. Trong loại pin này, bạn sẽ tìm thấy chất điện phân lỏng có các ion chảy qua nó.

Các ion chảy theo một hướng khi sạc và theo hướng khác khi phóng điện. Ý tưởng chung khi nói đến pin thể rắn là thay thế chất lỏng nói trên bằng chất rắn.

Tuy nhiên, nó phức tạp hơn thế một chút vì về mặt kỹ thuật, pin thể rắn không cần phải phụ thuộc vào lithium. Pin thể rắn có thể sử dụng sunfua hoặc gốm sứ, nhưng hiện hầu hết pin thể rắn đang được phát triển vẫn phụ thuộc nhiều vào carbon, titanate, phốt phát và lithium kim loại. Lithium kim loại được sử dụng làm cực dương và oxit hoặc sunfua được sử dụng cho cực âm.

Ưu điểm của pin

Pin thể rắn có tuổi thọ dài hơn: Đó là kết luận đã được một số thương hiệu kiểm tra và thử nghiệm. Như bộ pin thể rắn của Volkswagen và Quantumscape chỉ mất 5% dung lượng sau 1.000 chu kỳ sạc. Tiêu chuẩn chấp nhận được hiện nay là hao hụt 20% sau 700 chu kỳ sạc.

Theo nghiên cứu mới nhất được thực hiện bởi The Zebra , người Mỹ giữ xe của họ trong 8 năm hoặc khoảng 200.000 dặm (320.000 km). Pin lithium-ion truyền thống chỉ vượt quá ngưỡng đó, trong khi về mặt lý thuyết, pin thể rắn sẽ giúp bạn vượt xa ngưỡng đó.

Pin thể rắn có mật độ năng lượng cao hơn: Theo một nghiên cứu được công bố bởi ScienceDirect, công nghệ pin lithium-ion hiện tại đã đạt đến đỉnh cao khi xét đến mật độ năng lượng. Mật độ này về cơ bản là lượng năng lượng nhận được trên mỗi pound.

Pin thể rắn có thể cung cấp tới 500 Wh mỗi 2,2 pound (1 kg). Đó là mức tăng phạm vi 30% khi sử dụng cùng một trọng lượng. Ví dụ như bộ pin của Tesla Model Y Long Range nặng 1.700 lbs, cho phép nó di chuyển 310 dặm (496 km) giữa các lần sạc. Nếu Tesla thay thế pin hiện tại bằng pin thể rắn có trọng lượng tương đương, chiếc xe sẽ đạt được thêm phạm vi hoạt động 93 dặm (149 km).

Các nhà sản xuất có thể sử dụng pin nhỏ hơn: Các nhà sản xuất ô tô sẽ sử dụng công nghệ pin thể rắn để giảm kích thước và trọng lượng của xe điện, từ đó giúp tăng phạm vi và hạn chế hư lốp.

Pin thể rắn sạc nhanh hơn

Pin thể rắn có thể thân thiện hơn với môi trường: Transport & Environment, một công ty chuyên phân tích vòng đời nguyên liệu thô, nhận thấy rằng pin thể rắn có thể giảm 39% lượng khí thải carbon của ô tô điện. Pin thể rắn sẽ cần nhiều lithium hơn 35% nhưng ít than chì và coban hơn.

Pin thể rắn an toàn hơn: Ở trạng thái rắn, các chất điện phân này không dễ cháy và có thể chịu được nhiệt độ cao hơn.

Nhược điểm của pin

Chi phí công nghệ quá nhiều: Giống như hầu hết các công nghệ mới, cần có thời gian để giảm chi phí.

Pin thể rắn không thể hoạt động khi trời lạnh hoặc dưới áp suất: Pin lithium-ion truyền thống không hoạt động tối ưu trong thời tiết lạnh, nhưng pin thể rắn lại tạo thêm một lớp phức tạp khác.

Tăng trưởng Dendrite phiền phức: Lithium rắn là một phần rất quan trọng của pin thể rắn. Nhưng lithium ở trạng thái này có xu hướng phát triển các sợi nhánh không đồng đều, có thể gây bất thường cho các bộ phận khác của pin.

Dendrite nó giống như các tinh thể. Khi tinh thể hình thành và phát triển mạnh sẽ gây mức độ thiệt hại ở bên trong bộ pin.

Pin thể rắn chỉ thân thiện với môi trường trong điều kiện phù hợp: Theo nghiên cứu của Giao thông & Môi trường, nói rằng pin thể rắn có thể giảm 39% lượng khí thải carbon của xe điện.

Pin thể rắn không an toàn tuyệt đối: Theo Tiến sĩ Robin Zeng, pin thể rắn có vấn đề về điều áp, điều này cũng gây nguy hiểm khi sạc vì pin cũng bị giãn nở khi nạp.