EnterKnow: Công nghệ Pin EV đã trải qua một chặng đường dài, nhưng vẫn còn rất nhiều cơ hội để tối ưu hóa công nghệ tiên tiến này
Sự chuyển hướng của thế giới sang xe điện là một cách tuyệt vời để giảm lượng khí thải carbon độc hại mà động cơ đốt trong thải ra. Tuy nhiên, như với tất cả các công nghệ mới, một số vấn đề vẫn cần được giải quyết. Ví dụ, trong một lần sạc đầy, hầu hết xe điện chỉ có thể đi được từ 300 đến 400 dặm trước khi tìm được chỗ sạc. Quá trình sạc đó có thể mất tới 12 giờ nếu không có trạm sạc cấp II, cấp độ III. Khi đi xung quanh khu vực sinh sống, đây sẽ không phải là vấn đề lớn, nhưng nếu sắp tới bạn phải đi những chuyến đi đường dài, việc giữ lịch trình đã tạo có thể trở thành một vấn đề lớn. Điều này là do công nghệ hiện tại không đủ tốt để cung cấp khoảng cách xa hơn. Tất nhiên, có những trường hợp ngoại lệ, như Lucid Air 2022, có thể di chuyển quãng đường lên đến 520 dặm sau một lần sạc đầy và Tesla Model S 2022, có thể di chuyển quãng đường lên đến 405 dặm trước khi cần đến trạm sạc. Những chiếc xe này cho thấy rằng việc tạo ra một chiếc xe điện có phạm vi hoạt động tốt là điều hoàn toàn có thể.
Tuy nhiên, vẫn dễ dàng hơn đối với hầu hết mọi người khi chỉ cần tấp vào trạm xăng gần nhất, đổ đầy bình và lên đường trở lại. Điều tuyệt vời của công nghệ là mọi người sẽ đón nhận nó mà không cần thắc mắc một khi nó đã được thử nghiệm và cải tiến. Các kỹ sư trong ngành công nghiệp xe hơi đã xem xét một vài lựa chọn đang được triển khai nhưng gần với thực tế hơn nhiều so với hầu hết mọi người nghĩ. Hãy phân tích ba nguồn năng lượng mà EV có thể sử dụng làm nguồn năng lượng chính để hiểu rõ hơn về sự khác biệt của chúng.
Pin Lithium-Ion là sự lựa chọn hiện tại cho hầu hết các loại xe điện và xe hybrid
Pin Lithium-Ion được cho là loại pin nổi tiếng nhất hành tinh đến thời điểm này. Nó đã xuất hiện được nhiều năm, cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ điện thoại di động đến đồ chơi trẻ em vì chúng tồn tại lâu hơn nhiều so với các loại pin rẻ tiền khác. Sự khác biệt chính có thể tìm thấy khi pin lithium được sử dụng trong ô tô để cung cấp năng lượng cho động cơ, chẳng hạn như trong BMW và Jaguar EV, là cần có nhiều pin lithium hơn. Điều này là do pin cần cung cấp năng lượng cho toàn bộ chiếc xe trong một khoảng thời gian kha khá.
Đó là lý do tại sao xe hybrid rất phổ biến vì khi hết điện từ pin, sẽ có một động cơ đốt trong hoạt động trở lại. Khi nhấc mui xe EV hoặc Hybrid lên, có thể thấy rằng thường có nhiều hơn một cục pin dưới mui xe, mỗi cục pin đó chứa hàng nghìn tế bào lithium-ion. Những tế bào này chịu trách nhiệm lưu trữ và giải phóng lượng năng lượng chính xác thông qua việc điều khiển các tế bào. Bên trong pin sẽ có các điện cực dương chứa các ion lithium, điện cực âm bằng than chì và chất lỏng (chất điện phân) lấp đầy phần còn lại của pin. Tất cả chúng đều hoạt động cùng nhau để sạc và giải phóng các ion lithium đã được chuyển hóa để trở thành năng lượng.
Vấn đề chính với pin lithium-ion là chúng có khả năng bị quá nhiệt và phát nổ, thậm chí gây ra những đám cháy nghiêm trọng có thể phá hủy toàn bộ chiếc xe. Những loại pin này cũng có tuổi thọ ngắn hơn dự kiến do phải sạc lại liên tục. Điều này có thể thấy với pin điện thoại di động quá nóng và phồng ra ngoài cho đến khi nổ tung, hoặc chúng ngừng hoạt động sau vài năm vì đã được sạc quá nhiều lần.
Pin nhiên liệu hydro hiện tại vẫn là ngoài tầm với của nhiều người
Pin nhiên liệu hydro là một dạng năng lượng khác đang được khám phá. Toyota Mirai là một ví dụ điển hình của công nghệ này, mang đến một chiếc ô tô tuyệt vời có thể chạy quãng đường lên đến 402 dặm với một bình hydro. Một bình nhiên liệu sẽ chỉ mất trung bình 5 phút để tiếp nhiên liệu. Nó tương tự như những chiếc ô tô ICE thông thường cần đổ đầy xăng, nhưng kết quả của việc sử dụng hydro là không phát thải.
Cách thức hoạt động của các tế bào nhiên liệu này thực ra rất đơn giản. Pin nhiên liệu hydro chứa đầy hydro lỏng, được đưa vào một tế bào có trộn oxy. Phản ứng bên trong tế bào giữa hydro lỏng và oxy chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện, năng lượng này được đẩy ra ngoài để cung cấp năng lượng cho ô tô. Sử dụng pin nhiên liệu hydro trong ô tô để sản xuất hàng loạt vẫn là điều chưa thực sự khả thi vì công nghệ này còn tương đối mới và vẫn còn nhiều lỗi cần khắc phục. Một trong những vấn đề đó giống với tất cả các xe điện và xe hybrid khác; cơ sở hạ tầng của quốc gia không được thiết lập cho nó. Mỗi trạm đổ xăng sẽ cần phải lắp đặt và cung cấp cách thức đổ xăng cho ô tô chạy bằng hydro, giống như cuộc tranh giành của cùng một người để cung cấp điện cho xe điện trong vài dặm cuối cùng sử dụng.
Hydro lỏng cũng có nhiệt độ sôi thấp nên khó lưu trữ và vận chuyển hơn. Hạn chế cuối cùng của việc sử dụng hydro là nó nổi tiếng với việc tìm ra vết nứt hoặc khoảng trống nhỏ nhất trong các khớp để đổ ra ngoài. Rất may, hydro nhẹ và biến mất nhanh chóng, nhưng phạm vi mà pin nhiên liệu hydro cung cấp có thể giảm đi đáng kể do một vết rò rỉ nhỏ trong đường dây. Sẽ khó phát hiện ra một vết rò rỉ nếu không có thiết bị phù hợp, điều mà tất nhiên, không nhiều thợ máy sẽ mắc phải trừ khi công nghệ này có chỗ đứng tốt hơn trên thị trường.
BEV thể rắn là loại pin của tương lai
Pin thể rắn thực tế đã được sử dụng trước đây trong các thiết bị điện tử, thiết bị đeo tay. Vấn đề chính của chúng là không có cách nào để sạc chúng, vì vậy chúng được sử dụng một lần rồi vứt đi.
Tuy nhiên, vấn đề nhỏ này đã được giải quyết, pin thể rắn trở thành nguồn năng lượng chính được tìm thấy trong xe điện và xe hybrid vì chúng sẽ có phạm vi hoạt động gấp đôi bất kỳ chiếc xe nào trên thị trường cho đến nay. Sự khác biệt chính trong pin thể rắn là các điện cực bên trong đều là chất rắn. Không có chất lỏng nào được tìm thấy. Điều này có nghĩa là pin thể rắn có thể nhỏ hơn nhiều so với loại pin lithium-ion tương ứng của nó, vì vậy, thay cho một pin lithium, nhà sản xuất có thể đặt hai pin, giúp xe EV hoặc Hybrid tăng gấp đôi phạm vi hoạt động.
Trên hết, pin thể rắn sẽ có tuổi thọ cao hơn so với các lựa chọn thay thế lithium, có thể sạc tới 5.000 lần mà không cần phải thay thế. Điều đó có ý nghĩa gì đối với người tiêu dùng là họ có thể lái xe hơn một triệu dặm trước khi phải thay pin thể rắn. Vấn đề là công nghệ này chưa sẵn sàng để trở thành chủ đạo trên thị trường. Các nhà nghiên cứu vẫn đang nghiên cứu để tìm ra sự kết hợp hoàn hảo giữa các hợp chất nguyên tử và hóa học cần thiết để tạo ra hỗn hợp lý tưởng. Một sự kết hợp có thể cung cấp năng lượng cho bất kỳ kích cỡ nào của EV hoặc hybrid. Hầu hết các BEV sẽ được trang bị loại hệ thống pin này trong tương lai, nhưng thế giới cần phải kiên trì và chờ đợi công nghệ đổi mới được hoàn thiện.
