Hiện tại có những loại pin xe điện nào đang phổ biến trên thị trường?

Ni-MH

Các nhà sản xuất ô tô bắt đầu thử nghiệm, sản xuất một chiếc xe hơi chạy điện hoàn toàn vào cuối những năm 1990. Công nghệ pin được phát triển và thử nghiệm vào khi đó là Nickel Metal Hydride (Ni-MH).

Pin Ni-MH đáp ứng những nhu cầu thiết yếu cho ngành công nghiệp ô tô vào khi đó, vì loại pin này đã có mặt trên thị trường từ lâu, dễ dàng phát triển, an toàn và có thể hoạt động trong một phạm vi nhiệt độ rộng (có thể hoạt động trong khoảng từ -30 đến 75 độ C).

Thời điểm đó, những thương hiệu xe tiên phong như Toyota đã lắp bộ pin 27,4 kWh vào chiếc SUV RAV4 EV của mình với quãng đường đi được chỉ 150 km. Theo đó, Honda đạt kết quả tương tự với chiếc EV Plus, và Ford với chiếc Ranger EV. Cả ba mẫu xe này đều ra mắt vào năm 1997.

Toyota thực dụng hơn, sử dụng pin Ni-MH trong những chiếc Prius hybrid - như một cách để tiết kiệm xăng thay vì chạy điện hoàn toàn với một quãng đường ngắn ngủi.

Chỉ có General Motors là đạt được kết quả khả quan hơn với chiếc EV1 đình đám, với bộ pin Ni-MH có thể di chuyển quãng đường lên tới 230 km. General Motors đã quyết định mua bản quyền bằng sáng chế pin Ni-MH từ một công ty có tên là Ovonics vào năm 1994.

Lithium-ion

Pin Lithium-ion (còn gọi là Li-ion) ban đầu được phát triển và thương mại hóa để sử dụng trong máy tính xách tay và thiết bị điện tử tiêu dùng, nhưng với mật độ năng lượng cao và vòng đời dài, chúng đã trở thành loại pin hàng đầu được sử dụng trong xe điện.

So sánh với pin Ni-MH, pin Li-ion có mật độ năng lượng cao hơn. Có nghĩa là các hãng xe có thể lắp một bộ pin với kích thước nhỏ hơn, trong khi vẫn giữ nguyên dung lượng. Tuổi thọ pin Li-ion được nâng cao đáng kể so với pin Ni-MH.

Hai loại pin Li-ion phổ biến nhất vào lúc này cho xe điện là NMC (Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide) và LFP (Lithium Iron Phosphate), được phân biệt bởi các nguyên tố xuất hiện trong cực âm (cathode) của pin.

Có 3 yếu tố quan trọng nhất khi nói tới pin xe điện là giá thành sản xuất (USD/kWh), mật độ năng lượng và vòng đời. Chưa có loại pin nào đáp ứng hoàn hảo cả 3 yếu tố này. Pin NMC và LFP đều có điểm mạnh và điểm yếu.

Cả hai loại pin này có cấu tạo cơ bản gồm cực âm (cathode), cực dương (anode), một dải ngăn cách ở giữa và chất điện phân để cho phép dòng Lithium-ion di chuyển qua lại. Pin NMC có mật độ năng lượng cao hơn nhưng giá thành sản xuất cũng đang cao hơn so với pin LFP. Ngoài ra, pin NMC cũng nhanh chai hơn so với đối thủ.

Sự khác biệt về dung lượng và giá cả của LFP và NMC chủ yếu đến từ cấu tạo cực âm của chúng. Thông thường, cực âm là phần đắt nhất trong một cục pin, vì nó là sự kết hợp của các nguyên tố đất hiếm. Pin NMC sử dụng cobalt, nguyên tố đắt nhất xuất hiện trong pin, và cũng có nickel, nguyên tố có nguy cơ bị thiếu hụt trong tương lai.

Tuy nhiên, cả hai nguyên tố này chính là thứ giúp pin NMC có mật độ năng lượng cao hơn. Pin LFP không sử dụng cả hai nguyên tố này, và chọn sắt và phốt-pho - hai nguyên liệu rẻ hơn nhiều để làm cực âm. Điều này khiến pin LFP đạt mật độ năng lượng thấp hơn so với pin NMC.

Pin LFP cũng có thể được sạc nhiều lần hơn, giúp kéo dài vòng đời của chúng, và ấn tượng nhất là việc người dùng có thể sạc pin LFP đến 100% liên tục mà không làm giảm tuổi thọ của chúng quá nhiều.

Bên cạnh LFP và NMC, một loại pin Lithium-ion khác cũng đang tồn tại trên thị trường, nhưng ít phổ biến hơn, đó là pin Lithium Nickel Cobalt Aluminium (NCA). Cấu trúc của pin NCA cũng tương tự như NMC, nhưng nguyên tố Mangan được thay thế bằng nhôm để tăng tuổi thọ pin.

Chỉ có Tesla là hãng xe điện duy nhất sử dụng loại pin NCA này, được cung cấp bởi Panasonic. Những bộ pin NCA hiện chỉ được sử dụng trong các biến thể đề cao hiệu suất và tầm di chuyển cao cấp hơn của Tesla Model 3, Model Y, Model S và Model X.