Công nghệ pin nào cho xe điện tương lai?

Bài trước, ckds.vn đã giới thiệu với bạn đọc về các mẫu xe điện đã có mặt tại Việt Nam.Với bài này, chúng tôi cho các bạn một bức tranh tổng thể về xu hướng các dòng pin sử dụng cho từng dòng xe và ưu nhược điểm của từng loại để các bạn có thể chọn một chiếc xe điện với công nghệ pin phù hợp nhất với túi tiền của mìnhtránh sự thay đổi quá nhanh về công nghệ và biết rõ đâu mới là xe thuần điện và đâu mới thực sự là công nghệ xe điện mà cả thế giới đang hướng tới.

Nhắc lại một chút, xe điện theo đại diện VAMA đang có trên thị trường thế giới các dòng như HEV (Xe điện hybid, xe lai không sạc ngoài), PHEV (Xe điện hybid sạc ngoài), BEV (Xe điện hoàn toàn) và FCEV (Xe điện pin nhiên liệu hay còn gọi là xe chạy bằng khí hydro). Vậy công nghệ pin của mỗi dòng xe đang được triển khai là gì?

Pin hybrid cho xe laiHEV, FHEV

Xe điện Plug-in Hybrid (PHEV) sử dụng bộ pin tương đối lớn để cung cấp năng lượng cho động cơ điện kéo kết hợp với một loại nhiên liệu khác, chẳng hạn như xăng hoặc dầu diesel, để cung cấp năng lượng cho động cơ đốt trong hoặc nguồn động lực khác. PHEV có thể sạc pin thông qua thiết bị sạc như cắm điện tại các trạm sạc, động cơ đốt trong và phanh phục hồi. Sử dụng điện từ lưới điện để chạy xe một phần hoặc toàn bộ thời gian giúp giảm chi phí vận hành và sử dụng nhiên liệu so với các phương tiện thông thường. PHEV cũng có thể tạo ra mức khí thải thấp hơn, tùy thuộc vào nguồn điện và tần suất vận hành xe ở chế độ hoàn toàn bằng điện. Còn với xe HEV cũng cơ chế như trên chỉ khác không có cắm sạc ngoài mà theo cơ chế tự sạc.

Pin sử dụng trên xe HEV, FHEV là loại Ni-ken kim loại hy-drua, có nhiều “cell” kết hợp với nhau và có thể sạc lại. Pin này có ưu điểm là gọn nhẹ, bền, công suất cao và an toàn (có hệ thống máy tính theo dõi và kiểm soát trạng thái của pin trong quá trình vận hành để đảm bảo độ tin cậy và an toàn).\

Corolla Cross 1.8HEV được xem là mẫu xe hơi tiết kiệm nhiên liệu nhất tại Việt Nam hiện nay với mức tiêu hao trung bình chỉ 4,2L/100km, xếp thứ 2 là Camry hybrid với 4,6L/100km

Pin của xe Corolla Cross HV và Corolla Altis HV là pin HV thế hệ thứ 4.Với các model khác sử dụng pin HV thế hệ thứ 4 ở các nước khác thì tỉ lệ thay thế trong 5 năm đầu là rất thấp. Về cơ bản, pin hybrid không cần bảo dưỡng định kỳ mà chỉ cẩn bảo dưỡng lọc gió của bộ làm mát pin hybrid (kiểm tra, làm sạch hoặc thay thế khi cần sau mỗi 10.000 km). Việc bảo dưỡng cần được thực hiện bởi kỹ thuật viên Toyota đã được đào tạo về làm việc với xe hybrid. Theo giám đốc dịch vụ Toyota Thái Hòa – Từ Liêm (Hà Nội), chi phí bảo dưỡng, vệ sinh lọc gió bộ làm mát pin hybrid hoàn toàn miễn phí. Lọc gió này rất ít khi phải thay thế, chỉ cần vệ sinh là có thể sử dụng được.

Khi sản xuất ra chiếc xeHEV hay FHEV, nhà sản xuất đã tính toán kỹ lưỡng đến yếu tố an toàn khi vận hành chiếc xe trên các địa hình và điều kiện thời tiết khác nhau. Hãng TMV cho biết, sẽ không xảy ra chập cháy pin hybrid khi xe đi trên đường ngập nước.

Trong điều kiện xe vẫn vận hành và di chuyển bình thường, thì khi đi trên đường ngập nước, nếu như nước không vào bên trong xe thì pin hybrid (được đặt bên trong xe) sẽ đảm bảo hoạt động an toàn cho xe và người xung quanh.

Trong trường hợp với xác suất rất thấp, nếu có nước xâm nhập vào hoặc khi xe bị chìm, hệ thống điện cao áp sẽ tự động ngắt, loại bỏ mọi nguy cơ giật điện cho người ngồi trong xe và nguy cơ chập cháy. Toyota Việt Nam cho biết, hiện tại giá của pin trên chiếc Corolla Cross này khoảng 90 triệu đồng.

Với điều kiện môi trường nhiệt đới như tại Việt Nam cũng sẽ không làm ảnh hưởng đến độ bền của pin. Bởi pin hybrid đã được thử nghiệm ở nhiều điều kiện môi trường khác nhau và minh chứng về độ bền có thể thấy thông qua hơn 16 triệu xe Toyota hybrid đã được bán ra trên toàn cầu. Vì thế, người tiêu dùng hoàn toàn có thể yên tâm về độ bền của xe hybrid.

Pin Lithium-ion và Pin thể rắn

Theo dự đoán, chi phí của pin thể rắn sẽ tương đương với pin Lithium-ion, giúp các nhà sản xuất có thể tạo ra những chiếc xe điện đi xa và an toàn hơn.Dù pin Lithium-ion hiện tại có thể cung cấp đủ điện năng cho xe điện (Xe thuần điện EV) và vấn đề cần giải quyết lớn nhất vẫn là hạ tầng sạc nhanh nhưng nhiều người vẫn mong chờ khả năng ứng dụng tốt của pin thể rắn (SSB) - một công nghệ đã xuất hiện nhưng vẫn chưa rộng rãi do chi phí sản xuất quá cao.Tuy nhiên, theo FutureBridge (công ty phân tích của Hà Lan), pin thể rắn sẽ có mức giá bán tương đương với pin Litthium-ion vào năm 2025, mở ra tương lai sáng cho công nghệ này. Đó có thể là một cột mốc dành cho ngành công nghiệp xe điện, SSB không chỉ cho phép sạc nhanh hơn, mà còn tăng tuổi thọ của pin cũng như an toàn vượt trội.

Dù dự đoán đến năm 2030, pin thể rắn mới bắt đầu được thương mại hóa cho xe điện nhưng điều đó có thể đến sớm hơn nhờ vào các nỗ lực từ nhiều công ty hiện nay.

Toyota (hợp tác cùng Panasonic) đã công bố ý định trở thành nhà sản xuất ô tô đầu tiên bán một mẫu xe điện sử dụng pin thể rắn, với hứa hẹn phạm vi hoạt động tối đa mỗi lần sạc lên tới 500 km và thời gian sạc đầy sẽ chỉ mất 10 phút. Thực tế, Toyota kỳ vọng sẽ bán ra mẫu xe điện với bộ pin thể rắn đầu tiên của mình trong vòng 2 hoặc 3 năm tới trong khi Volkswagen cũng công bố ý định sản xuất các bộ SSB vào năm 2025, và Nissan có kế hoạch thử nghiệm mẫu xe điện với công nghệ pin này vào năm 2028.

ProLogium là công ty đi đầu thế giới về việc thương mại hoá công nghệ pin thể rắn từ năm 2013. Năm 2017, ProLogium trở thành đơn vị đầu tiên trên thế giới có dây chuyền thử nghiệm công nghệ pin thể rắn ứng dụng cho ô tô. Công ty chuyên sản xuất pin của Đài Loan đã cùng với Vinfast ký biên bản ghi nhớ hợp tác chiến lược đâu năm 2021. Theo đó, Vinfast được quyền sử dụng các bằng sáng chế của Pro Logium để sản xuất pin thể rắn tại Việt Nam.Và các mẫu xe thuận điện VF8-VF9 của hãng sẽ xuất hiện tại thị trường Việt Nam nửa cuối 2022.

Pin nhiên liệu xe điện hydro

Một cục pin lithium-ion bên trong những chiếc xe thuần điện (BEV- Battery Electric Vehicle) thông thường lưu trữ năng lượng như một dòng điện chạy qua giữa cực âm và cực dương. Trong khi đó, pin nhiên liệu sinh ra điện bằng cách tạo những phản ứng điện hóa học giữa nhiên liệu (thường là hydro) và oxy trong không khí.Trong quá trình phản ứng, hydro và oxy kết hợp để tạo ra năng lượng điện và thải ra hơi nước.

Nhiên liệu hydro từ bình chứa được đựa vào đông cơ hydrogen để tạo phản ứng hóa hoc với oxy và sinh ra điện. Điện năng này được đưa đến động cơ điện làm quay các bánh xe để hoạt động. Đồng thời khi xe chạy, động cơ điện cũng có thể hoạt động như máy phát điện sạc lại cho bộ pin của xe. Nguyên lý này gần như tương đồng với một chiếc xe hybrid xăng điện hiện hành.

Ưu điểm đáng kể nhất của xe hydro chính là thời gian đổ đầy bình rất ngắn, chỉ mất vài phút, cùng với phạm vi hoạt động trung bình tốt hơn so với xe điện. Sử dụng pin nhiên liệu mới thực sự không gây hại cho môi trường. Đây chính là lý do kỳ vọng các pin nhiên liệu là nguồn năng lượng tuyệt vời cho xe hơi tương lai.

Tại sao nói là chiếc xe của tương lai bởi xe chạy bằng khí hydro có nguồn năng lượng khai thác gần như vô tận và phác thải gần như bằng “O”. Nhưng dòng xe này cần công nghệ khai thác khí hiện đại hơn, tốn kém hơn để kéo giá thành của hydro xuống.