01 – Sắt photphat lithi cho thấy xu hướng tăng

Pin lithium có những ưu điểm như kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, sạc nhanh và độ bền cao. Điều này có thể thấy rõ từ pin điện thoại di động và pin ô tô. Trong đó, pin lithium sắt photphat và pin vật liệu ba thành phần là hai nhánh chính của pin lithium hiện nay.

Để đáp ứng các yêu cầu về an toàn, trong lĩnh vực xe hơi chở khách và xe chuyên dụng, pin lithium sắt photphat với chi phí thấp hơn, công nghệ sản phẩm tương đối hoàn thiện và an toàn hơn đang được sử dụng rộng rãi hơn. Pin lithium ba thành phần với năng lượng riêng cao hơn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xe hơi chở khách. Trong một loạt thông báo mới, tỷ lệ pin lithium sắt photphat trong lĩnh vực xe hơi chở khách đã tăng từ dưới 20% trước đây lên khoảng 30%.

Lithium sắt photphat (LiFePO4) là một trong những vật liệu catốt thường được sử dụng cho pin lithium-ion. Nó có độ ổn định nhiệt tốt, ít hấp thụ độ ẩm và hiệu suất chu kỳ sạc/xả tuyệt vời khi ở trạng thái sạc đầy. Nó là trọng tâm của nghiên cứu, sản xuất và phát triển trong lĩnh vực pin lithium-ion dùng cho lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, do hạn chế về cấu trúc, pin lithium-ion sử dụng lithium sắt photphat làm vật liệu catốt có độ dẫn điện kém, tốc độ khuếch tán ion lithium chậm và hiệu suất xả kém ở nhiệt độ thấp. Điều này dẫn đến quãng đường đi được thấp của các xe đời đầu trang bị pin lithium sắt photphat, đặc biệt là trong điều kiện nhiệt độ thấp.

Để tìm kiếm bước đột phá về quãng đường di chuyển, đặc biệt là sau khi chính sách trợ cấp cho xe năng lượng mới đặt ra những yêu cầu cao hơn về quãng đường di chuyển, mật độ năng lượng, mức tiêu thụ năng lượng và các khía cạnh khác, mặc dù pin lithium sắt photphat đã chiếm lĩnh thị trường trước đây, nhưng pin lithium ba thành phần với mật độ năng lượng cao hơn đang dần trở thành xu hướng chủ đạo của thị trường xe chở khách năng lượng mới. Có thể thấy từ thông báo mới nhất rằng mặc dù tỷ lệ pin lithium sắt photphat trong lĩnh vực xe chở khách đã phục hồi, nhưng tỷ lệ pin lithium ba thành phần vẫn chiếm khoảng 70%.

02 – An toàn là lợi thế lớn nhất

Hợp kim niken coban nhôm hoặc niken coban mangan thường được sử dụng làm vật liệu cực dương cho pin lithium ba thành phần, nhưng hoạt tính cao của các vật liệu này không chỉ mang lại mật độ năng lượng cao mà còn tiềm ẩn rủi ro an toàn cao. Thống kê chưa đầy đủ cho thấy, năm 2019, số vụ tai nạn tự bốc cháy của xe điện tăng gấp 14 lần so với năm 2018, và các thương hiệu như Tesla, Weilai, BAIC và Weima liên tiếp gặp phải các vụ tai nạn tự bốc cháy.

Từ vụ tai nạn có thể thấy rằng hỏa hoạn chủ yếu xảy ra trong quá trình sạc hoặc ngay sau khi sạc, bởi vì nhiệt độ của pin sẽ tăng lên trong quá trình hoạt động lâu dài. Khi nhiệt độ của pin lithium ternary vượt quá 200°C, vật liệu cực dương dễ bị phân hủy, và phản ứng oxy hóa dẫn đến hiện tượng quá nhiệt nhanh và cháy dữ dội. Cấu trúc olivine của lithium sắt photphat mang lại tính ổn định ở nhiệt độ cao, nhiệt độ quá nhiệt của nó đạt tới 800°C và ít sinh khí hơn, do đó nó tương đối an toàn hơn. Đây cũng là lý do tại sao, dựa trên các cân nhắc về an toàn, xe buýt năng lượng mới thường sử dụng pin lithium sắt photphat, trong khi xe buýt năng lượng mới sử dụng pin lithium ternary tạm thời không được đưa vào danh mục xe năng lượng mới để quảng bá và ứng dụng.

Mới đây, hai mẫu xe điện của Changan Auchan đã sử dụng pin lithium sắt photphat, khác với xu hướng chung của các doanh nghiệp sản xuất ô tô thường tập trung vào dòng xe sedan. Hai mẫu xe của Changan Auchan là SUV và MPV. Ông Xiong Zewei, phó tổng giám đốc Viện Nghiên cứu Changan Auchan, cho biết: “Điều này đánh dấu việc Auchan chính thức bước vào kỷ nguyên xe điện sau hai năm nỗ lực.”

Về lý do tại sao sử dụng pin lithium sắt photphat, ông Xiong cho biết rằng sự an toàn của xe năng lượng mới luôn là một trong những “điểm khó khăn” của người dùng, và cũng là mối quan tâm hàng đầu của các doanh nghiệp. Xét đến điều này, bộ pin lithium sắt photphat được trang bị trên xe mới đã hoàn thành các bài kiểm tra giới hạn như nung ở nhiệt độ trên 1300°C, chịu được nhiệt độ thấp –20°C, chịu được dung dịch muối 3,5%, chịu được lực tác động bên ngoài 11 kN, v.v., và đạt được giải pháp an toàn pin “bốn không sợ”: “không sợ nhiệt, không sợ lạnh, không sợ nước, không sợ va đập”.

Theo các báo cáo, Changan Auchan x7ev được trang bị động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu với công suất tối đa 150KW, có phạm vi hoạt động hơn 405 km và pin siêu bền với 3000 chu kỳ sạc. Ở nhiệt độ bình thường, chỉ cần nửa giờ để bổ sung thêm quãng đường hoạt động hơn 300 km. “Trên thực tế, nhờ có hệ thống thu hồi năng lượng phanh, phạm vi hoạt động của xe có thể đạt khoảng 420 km trong điều kiện vận hành đô thị”, ông Xiong nói thêm.

Theo kế hoạch phát triển ngành xe năng lượng mới (2021-2035) (Dự thảo lấy ý kiến) do Bộ Công nghiệp và Thông tin ban hành, doanh số bán xe năng lượng mới sẽ chiếm khoảng 25% vào năm 2025. Có thể thấy tỷ lệ xe năng lượng mới sẽ tiếp tục tăng trong tương lai. Trong bối cảnh này, bao gồm cả Chang'an Automobile và các doanh nghiệp sản xuất xe thương hiệu độc lập truyền thống đang đẩy nhanh việc thâm nhập thị trường xe năng lượng mới.