Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu và một thời gian dài thử thách trên điện thoại di động, laptop và nhiều thiết bị điện tử khác, pin Lithium-Ion (Li-ion) đã được ứng dụng vào ngành công nghiệp ôtô, giúp thu hẹp dần khoảng cách giữa xe xăng và xe điện.
Để đón nhận sự kiện này như một bước tiến trên con đường hướng tới những chiếc ôtô điện hiệu năng hơn, pin Li-ion đã được tạp chí Automobile bình chọn là công nghệ của năm 2010.
Trong thập kỷ trước, những chiếc xe Hybrid xăng, dầu/điện đã xây dựng cho mình một chỗ đứng vững chắc trên thị trường. Bài học của Tesla Roadster hay Mini E cho thấy, nếu xe điện không giảm giá thì không thể cạnh tranh nổi. Thị trường xe điện năm nay đón nhận sự xuất hiện của một loạt xe mới như Chevrolet Volt, Fisker Karma, Nissan Leaf và Mercedes-Benz S400 Hybrid… điều đặc biệt ở đây là tất cả đều sử dụng pin Li-ion. Vậy sự khác biệt của pin Li-ion với những dòng pin sạc trước đây là gì?
 |
| Fisker Karma sử dụng công nghệ pin Lithium-ion |
• Nhẹ: Chúng thường nhẹ hơn so với các loại pin sạc cùng dung lượng. Các điện cực của một pin Li-ion đều được làm bằng lithium nhẹ và cacbon. Lithium là một nguyên tố phản ứng mạnh, có nghĩa là nó có khả năng lưu trữ năng lượng lớn. Điều này có nghĩa mật độ năng lượng của pin lithium-ion rất cao.
Một cách để hình dung rõ hơn về điều này: Pin Li-ion có thể lưu trữ 150 Wh trong 1 kg của pin, trong khi pin NiMH (nickel-metal hydride) có khả năng lưu trữ dưới 100 Wh/kg. Còn đối với pin chì-axit thì con số dừng lại ở 25 Wh/kg. Tức là, nếu sử dụng công nghệ chì-axít thì phải mất 6 kg để lưu trữ cùng một lượng năng lượng mà một 1 kg lithium-ion có thể lưu trữ. Đó là một sự khác biệt rất lớn.
• Hao phí thấp: Pin Li-ion chỉ mất khoảng 5% năng lượng mỗi tháng, so với 20% của pin NiMH.
• Không bị “hiệu ứng nhớ”: Có nghĩa là bạn không phải dùng hết sạch trước khi nạp như với một số pin hóa học khác.
Cũng như mọi công nghệ mới khác, pin Li-ion cũng tồn tại những nhược điểm.
• Tuổi thọ: Tuổi thọ của pin bắt đầu giảm ngay sau khi xuất xưởng. Sau khoảng thời gian từ 2 đến 3 năm, bạn có thể phải thay pin mới. Tuy nhiên, những nghiên cứu của nhà sản xuất vẫn chưa thể đưa ra được dự đoán chính xác bao lâu thì pin sẽ hỏng trong tay của người dùng.
• Giá thành: Theo lý thuyết, có thể trông chờ giá của pin giảm khi số lượng tăng lên, nhưng cũng không ai dám khẳng định rằng pin Li-ion sẽ rẻ. Điển hình như giá cho một hệ thống pin của chiếc Chevy Volt của General Motor hiện nay là khoảng 10.000$.
• Nhạy cảm với nhiệt độ cao: Nhiệt là nguyên nhân pin lithium-ion giảm tuổi thọ nhanh hơn bình thường. Nếu dùng kiệt, pin sẽ hỏng rất nhanh.
• Cần được quản lý bởi máy tính: Điều này làm tăng chi phí sử dụng.
• Nguy cơ tự cháy nổ: Có một xác suất nhỏ khi pin Li-ion hỏng, nó sẽ phát nổ. Nó cũng có thể gây nguy hiểm khi được nạp quá đầy, ngắn mạch hoặc quá nóng. Một số vụ nổ đã xảy ra buộc nhà sản xuất phải thu hồi lại hàng triệu quả pin để kiểm tra lỗi sản xuất.
Hiện nay, hàng chục nhà sản xuất hiện đang chuẩn bị sản xuất hàng loạt pin Li-ion cho các ứng dụng trong ôtô. Có rất nhiều phòng nghiên cứu cũng đang cố gắng làm tăng dung lượng và giảm giá thành của pin. Tuy nhiên, một điều đáng ngạc nhiên là Honda và Toyota, hai thương hiệu hàng đầu về công nghệ xanh lại đang đi chậm nhất trong việc ứng dụng pin Li-ion.
Sơ lược lịch sử phát triển:
Lithium là một kim loại kiềm mạnh ở vị trí thứ ba trong bảng tuần hoàn. Kim loại trắng bạc này là nguyên tố nhẹ nhất ở thể rắn trong nhiệt độ phòng. Khả năng giải phóng các electron tốt của Lithium đã giúp nó trở thành vật liệu lý tưởng để chế tạo pin. Và nguồn cung cấp kim loại này cũng rất lớn.
Michael Whittingham, giáo sư tại trường đại học Binghamton, là người đầu tiên phát hiện ra tiềm năng của pin Li-ion vào đầu những năm 1970. Nghiên cứu của John Goodenough tại đại học Oxford cho phép Sony thương mại hóa sản phẩm này lần đầu tiên vào năm 1991.
Tại Mỹ, xe điện đang được hưởng những ưu đãi về thuế. Chính quyền Obama cũng đã đề xuất tăng chuẩn CAFE lên 35.5 dặm/gallon (khoảng 6,6 lít/100km) vào năm 2016, tăng 26% so với mức trung bình của năm ngoái. Cách tốt nhất để tăng tầm hoạt động và giảm lượng khí thải chính là tự động hóa điều khiển trên ôtô. Và sự tham gia của pin Li-ion chính là bước tiến lớn nhất cho trào lưu này.
