Pin Li-ion cho EV và gì để cải thiện?
| Jerry Huang
Có hai loại pin lithium chính: pin Li-ion và pin lithium kim loại. Cho đến nay, pin Li-ion được sử dụng cho EV là pin LFP (LiFePO4), NCM (LiNiMnCoO2), NCA, LCO (LiCoO2), LNO (LiNiO2), LMO (LiMn2O4, Li2MnO3) và LTO.
Pin kim loại Lithium lần đầu tiên được phát minh bởi MS Whittingham vào năm 1970, trong khi loại pin kim loại lithium lỗi thời này thường không thể sạc lại được. Trong khi loại pin kim loại Lithium có thể sạc lại mới, được phát minh bởi SolidEnergy Systems có ưu điểm tổng thể là trọng lượng nhẹ, mật độ năng lượng gấp đôi pin li-ion hiện tại, tuổi thọ cao, chi phí hợp lý và an toàn hơn bao giờ hết, đã được ứng dụng trên quy mô lớn. Hy vọng rằng đây sẽ là thế hệ pin lithium mới nhất và thịnh hành nhất.
Wikipedia trích dẫn: Pin Lithium-ion hoặc pin Li-ion (LIB) là một loại pin có thể sạc lại. Pin Lithium-ion thường được sử dụng cho các thiết bị điện tử và xe điện di động và ngày càng phổ biến cho các ứng dụng quân sự và hàng không vũ trụ. Pin Li-ion nguyên mẫu được Akira Yoshino phát triển vào năm 1985, dựa trên nghiên cứu trước đó của John Goodenough, Stanley Whittingham, Rachid Yazami và Koichi Mizushima trong những năm 1970-1980, sau đó pin Li-ion thương mại được phát triển bởi Sony và Đội Asahi Kasei do Yoshio Nishi lãnh đạo vào năm 1991.
Các đặc tính hóa học, hiệu suất, chi phí và an toàn khác nhau giữa các loại LIB. Các thiết bị điện tử cầm tay hầu hết sử dụng pin lithium polymer (với gel polymer làm chất điện phân) với lithium coban oxide (LiCoO2) làm vật liệu catốt, mang lại mật độ năng lượng cao, nhưng lại có rủi ro về an toàn, đặc biệt là khi bị hỏng. Lithium iron phosphate (LiFePO4), pin lithium ion mangan oxide (LiMn2O4, Li2MnO3 hoặc LMO) và lithium niken mangan coban oxit (LiNiMnCoO2 hoặc NMC) cung cấp mật độ năng lượng thấp hơn nhưng tuổi thọ cao hơn và ít khả năng cháy hoặc nổ hơn. Loại pin này được sử dụng rộng rãi cho các dụng cụ điện, thiết bị y tế và các vai trò khác. NMC và các dẫn xuất của nó được sử dụng rộng rãi trong xe điện.
Các lĩnh vực nghiên cứu cho pin lithium-ion bao gồm kéo dài tuổi thọ, tăng mật độ năng lượng, cải thiện độ an toàn, giảm chi phí và tăng tốc độ sạc, trong số những lĩnh vực khác. Nghiên cứu đang được tiến hành trong lĩnh vực chất điện phân không cháy như một con đường để tăng cường an toàn dựa trên tính dễ cháy và tính dễ bay hơi của dung môi hữu cơ được sử dụng trong chất điện phân điển hình. Các chiến lược bao gồm pin lithium-ion dạng nước, chất điện phân rắn gốm, chất điện phân polyme, chất lỏng ion và hệ thống có nhiều flo. (Wikipedia không trích dẫn)
Các loại pin lithium chính cho EV là NCA và NCM, với LFP là một lựa chọn thứ yếu trên thị trường thế giới vào năm 2020. Mật độ năng lượng của một tế bào đơn LFP thường vào khoảng 110Wh / kg, rất ít có thể làm cho nó 190Wh / kg; trong khi thực tế, mật độ năng lượng của pin đơn NCM có thể là 200Wh / kg và hy vọng nó có thể sớm là 300Wh / kg; nhưng đối với pin NCA, nó có thể đạt khoảng 300Wh / kg ngày nay. Tesla áp dụng hầu hết pin NCA của Panasonic và LG Chem, cũng như pin NCM và LFP từ CATL trong chuỗi cung ứng toàn cầu của mình ngày nay.
Pin LFP có ưu điểm là giá thành rẻ và đặc tính an toàn tốt hơn nhiều so với pin NCA / NCM, trong khi mật độ năng lượng tương đối thấp rõ ràng là một nhược điểm.
Để so sánh giữa pin NCA và NCM, nghiên cứu và ứng dụng thị trường đã chỉ ra rằng pin lithium NCA có chi phí thấp hơn với hàm lượng coban ít hơn, tuổi thọ lịch tốt hơn nhiều, ít suy giảm hơn so với pin lithium NCM, mặc dù vòng đời của NCA thấp hơn so với NCM pin. Một số pin NCA được sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời ngoài không gian với tuổi thọ lên đến hai mươi năm! Nhược điểm của pin NCA nằm ở yếu tố an toàn, cho đến nay nó không an toàn bằng NCM và LFP trong điều kiện nhiệt độ cao. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin rằng NCA sẽ trở thành lựa chọn hàng đầu cho EV trong tương lai gần khi sự an toàn và sản xuất của nó được cải thiện.
Lưu ý: Vì các muối lithium cơ bản, lithium hydroxide monohydrate, lithium carbonate (thường được sử dụng trong vật liệu catốt LIB) và lithium clorua có thể được chuyển đổi thành các hợp chất lithium khác nhau, chẳng hạn như LiPF6, LiFSI, LiTFSI và LiBF4 cho chất điện phân hoặc kim loại lithium cho cực dương trong sản xuất pin lithium. Tìm muối lithium của Poworks tại đây .