Pin Lithium-ion, thường được gọi tắt là LIB, là một loại pin tiên tiến với ion lithium là thành phần hoạt động chính. Điểm nổi bật của pin này là khả năng tái sạc, cho phép người dùng nạp lại năng lượng nhiều lần mà không làm giảm hiệu suất đáng kể.
Pin lithium-ion là một loại pin sạc lại được. (Nguồn: Sưu tầm)
Pin lithium, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như điện thoại, máy tính và máy ảnh, ngày càng trở nên phổ biến trong các ứng dụng vận tải điện như xe đạp điện, xe máy điện và ô tô điện. Ngoài ra, nó cũng được ứng dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật cao như quân sự và hàng không.
Lịch sử phát triển của pin Lithium ion
Vào năm 1970, M. Stanley Whittingham, một nhà hóa học người Anh đang làm việc cho Exxon, đã phát triển pin sử dụng điện cực là titan (IV) sulfua và lithi kim loại. Dù có tiềm năng, loại pin này không thể sản xuất hàng loạt vì titan disulfua, thành phần chính, đòi hỏi phải tổng hợp trong môi trường chân không, dẫn đến chi phí cao không khả thi (ước tính 1000 USD/kg vào thời điểm đó).
Thêm vào đó, titan disulfua khi tiếp xúc với không khí có thể tạo thành hydro sulfide, một hợp chất có mùi khó chịu. Do những hạn chế này, Exxon quyết định dừng sản xuất loại pin lithium của Whittingham
Lịch sử phát triển của pin lithium-ion được định hình bởi ba nhà khoa học xuất sắc, mỗi người đã đóng góp một phần quan trọng vào việc phát triển công nghệ này.
Năm 1980, John Goodenough, một giáo sư vật lý người Mỹ, đã tạo ra một bước ngoặt trong lĩnh vực pin bằng cách phát triển loại pin lithium sử dụng lithium cobalt oxide làm cathode, cho phép các ion lithium di chuyển qua lại giữa các điện cực. Sau đó, vào năm 1983, Akira Yoshino, một giáo sư tại Đại học Meijo ở Nhật Bản, đã chế tạo thành công một nguyên mẫu pin có thể sạc, sử dụng lithium cobalt oxide làm cathode và polyacetylene làm anode. Nguyên mẫu này không chứa lithium ở anode, với các ion lithium di chuyển từ anode vào cathode trong quá trình sạc. Công nghệ này sau đó đã trở thành cơ sở cho pin lithium-ion thương mại mà Sony Energytec đã bắt đầu sản xuất vào năm 1991. Ngày nay, pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị di động, thiết bị lưu trữ điện UPS và xe điện trên toàn cầu. Pin lithium-ion có nhiều dạng khác nhau, bao gồm hình trụ nhỏ và lớn, hình phẳng (dạng túi) và hình lăng trụ, với nhiều loại khác nhau như:
Lithium-Cobalt Oxide
Lithium-Titanate, thường được dùng cho ô tô điện, xe đạp điện, xe tay ga và mô tô
Lithium-Nickel Mangan Cobalt Oxide
Lithium-Mangan Oxide
Lithium-Iron Phosphate
Cấu tạo pin Lithium ion
Cấu tạo của pin lithium-ion gồm các thành phần chính: một cực dương, một cực âm, bộ phân tách, chất điện phân và hai bộ thu dòng điện.
Cấu tạo của pin lithium-ion gồm ba thành phần cơ bản (Nguồn: Sưu tầm)
Điện cực dương (Cathode): Sử dụng hợp chất LicoO2 và LiMnO4, với nguyên tử lithium liên kết trong phân tử oxide của coban. Trong quá trình sử dụng, nguyên tử lithium tách khỏi cấu trúc này, chuyển thành ion lithium dương, Li+.
Điện cực âm (Anode): Được làm từ than chì (graphene) và các loại vật liệu carbon khác, có khả năng lưu trữ ion lithium trong cấu trúc tinh thể của chúng.
Bộ phân tách: Là lớp màng ngăn bằng nhựa PE hoặc PP đặt giữa cực dương và cực âm, có các lỗ nhỏ cho phép ion Li+ đi qua nhưng ngăn không cho hai cực tiếp xúc trực tiếp, tránh chập điện.
Chất điện phân: Đây là dung dịch lỏng bao quanh hai cực và màng phân tách, chứa ion LiPF6 và các dung môi hữu cơ, giúp truyền dẫn ion Li+ giữa hai điện cực trong quá trình sạc và xả. Dung dịch này có độ dẫn ion tốt, thay đổi tùy vào nhiệt độ môi trường.
Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion
Trong hoạt động của pin lithium-ion, các điện cực dương và âm thực hiện chức năng như các phản ứng viên trong phản ứng điện hóa. Chất điện phân cung cấp môi trường dẫn cho các ion lithium di chuyển từ điện cực âm sang dương và ngược lại. Dòng điện được tạo ra và di chuyển trong mạch ngoài trong khi pin đang hoạt động. Quá trình này được minh họa trong các bước sạc và xả của pin. Cụ thể:
Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion thể hiện qua quy trình sạc (Nguồn: Sưu tầm)
Khi sạc: Ion lithium di chuyển từ điện cực dương sang âm qua chất điện phân, dòng điện từ nguồn ngoài thúc đẩy quá trình này.
Khi xả: Ion lithium di chuyển từ điện cực âm trở lại dương, tạo ra dòng điện trong mạch ngoài, cung cấp năng lượng cho thiết bị.
Cách thức này giúp duy trì chu kỳ sạc và xả liên tục, cho phép pin lithium-ion cung cấp năng lượng ổn định và lâu dài cho các thiết bị điện tử và phương tiện điện.
Công nghệ pin Lithium ion
Hiện nay, pin Lithium-ion đang được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô điện. Đáng chú ý, VinFast, thương hiệu xe hơi Việt Nam, đã tiên phong trong việc sử dụng công nghệ pin lithium-ion cho dòng xe điện của mình. Một trong những mẫu xe điện tiêu biểu là VinFast VF e34, được giới thiệu vào cuối tháng 3 năm 2021 và dự kiến sẽ bắt đầu bàn giao cho khách hàng vào cuối năm.
Pin lithium-ion được đánh giá cao vì nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại pin truyền thống và đã trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều thiết bị công nghệ sử dụng pin hiện nay.
Ưu điểm pin Lithium-ion cho ô tô điện: Dung lượng lớn
Pin lithium-ion mang lại mật độ năng lượng cao, trong khoảng từ 300 đến 500 Wh/kg, vượt trội hơn hầu hết các loại pin khác. Đặc biệt, loại pin này có tỷ lệ tự xả cực thấp, giúp giữ dung lượng gần như nguyên vẹn ngay cả khi không được sử dụng thường xuyên.
Ưu điểm pin Lithium-ion cho ô tô điện: Tuổi thọ cao
Pin lithium-ion được đánh giá cao về tuổi thọ khi có thể hoạt động hiệu quả trong khoảng 7-8 năm ở mức hiệu suất tối đa. Sau đó, chúng vẫn có thể duy trì khoảng 70% dung lượng so với ban đầu. Thông thường, pin xe điện có thể kéo dài từ 10 đến 20 năm trước khi cần thay thế. VinFast, nhà sản xuất ô tô điện đầu tiên của Việt Nam, đã áp dụng chính sách bảo hành mở rộng và thay mới pin, đảm bảo rằng khách hàng có thể dễ dàng thay thế pin lithium-ion khi hiệu suất sạc của chúng giảm xuống dưới 70%, qua đó giảm thiểu rủi ro và chi phí cho người sử dụng.
Ưu điểm pin lithium-ion được ứng dụng trên xe VinFast VF e34
Ưu điểm pin Lithium-ion cho ô tô điện: Đảm bảo an toàn
Pin lithium-ion được coi là an toàn cho người sử dụng, không gây ô nhiễm môi trường và có nguy cơ cháy nổ rất thấp. Các loại pin này hoạt động hiệu quả gấp 2,5 lần so với các loại pin thông thường ở nhiệt độ thấp và có thể hoạt động an toàn tại nhiệt độ cao lên đến 65 °C (149 °F). VinFast đã áp dụng loại pin này trong các mẫu xe của mình, đảm bảo tiêu chuẩn chống nước IP67, cho phép pin chịu được độ sâu 1 mét nước trong ít nhất 30 phút, nhờ đó tăng cường độ an toàn và tin cậy cho người dùng.
Ưu điểm pin Lithium-ion cho ô tô điện: Trọng lượng nhẹ
So với động cơ đốt trong truyền thống, các pin được sử dụng trong xe ô tô điện như VinFast VF e34 thường nhẹ hơn đáng kể. Trong mẫu xe VF e34, pin được lắp đặt ở vị trí dưới gầm xe, giúp giảm trọng tâm của xe, tăng cường khả năng vận hành linh hoạt và an toàn khi di chuyển. Ngoài ra, kích thước nhỏ gọn của bộ pin này còn giúp tiết kiệm không gian, cho phép mở rộng khu vực nội thất, đồng thời góp phần mang lại diện mạo thời trang và hiện đại cho chiếc xe.
Ưu điểm pin Lithium-ion cho ô tô điện: Sạc nhanh và an toàn
Một trong những điểm mạnh đáng chú ý của pin lithium-ion là khả năng sạc nhanh, có thể sạc tới 80% dung lượng chỉ trong vòng 30 phút. VinFast còn nâng cấp quy trình này bằng cách cung cấp dịch vụ sạc siêu nhanh, cho phép xe đi được khoảng 180km chỉ sau 18 phút sạc. Tuy nhiên, giá thành của pin lithium-ion thường cao hơn so với các loại pin khác, điều này gây lo ngại cho người tiêu dùng. Để giảm thiểu lo lắng này, VinFast đã triển khai chương trình cho thuê pin, cam kết đảm nhận mọi rủi ro về chất lượng và tuổi thọ của pin, nhằm mang lại sự yên tâm cho khách hàng. Thêm vào đó, hãng cũng đã xây dựng hơn 2.000 trạm sạc trên toàn quốc, giúp người dùng dễ dàng sạc pin và không lo hết điện khi lái xe.
Chúng tôi cố gắng và cam kết mang đến quý Khách hàng những trải nghiệm tốt nhất khi lựa chọn sản phẩm & dịch vụ của VinFast.
Quý Khách hàng Quan tâm đến sản phẩm ôtô điện VinFast vui lòng liên hệ số Hotline/zalo bên dưới để cập nhật giá xe mới nhất từ Chuyên viên tư vấn bán hàng của chúng tôi.
Chào anh chị, để “Đăng ký lái thử” tại VinFast Lê Văn Việt, quý anh chị vui lòng liên hệ cho Mr Hải theo số Hotline 0932.038.678 hoặc để lại thông tin vào form bên dưới. Xin cảm ơn!
YÊU CẦU BÁO GIÁ XE
Chào anh chị, để nhận được “Báo giá mới nhất” từ VinFast Lê Văn Việt, quý anh chị vui lòng liên hệ cho Mr Hải theo số Hotline 0932.038.678 hoặc để lại thông tin vào form bên dưới. Xin cảm ơn!
