Xe điện tại Hoa Kỳ thường được trang bị pin lithium-ion mật độ năng lượng cao thuộc loại pin NMC. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một hóa học pin khác là LFP với nhiều ưu điểm đáng kể. Mặc dù có nhiều loại hóa học pin lithium-ion khác nhau, nổi bật nhất trong lĩnh vực ô tô hiện chỉ có hai loại chính. 

Loại thứ nhất là NMC, viết tắt của niken mangan coban. Loại thứ hai là LFP, viết tắt của lithium ferro phosphate, hay còn gọi là lithium iron phosphate (đều có nghĩa là pin lithium sắt phosphate). Hiện nay, pin NMC đang chiếm ưu thế tại thị trường Hoa Kỳ, trong khi LFP lại đóng vai trò lớn tại Trung Quốc và đang tăng trưởng nhanh.

Trong bài viết lần này, ban biên tập technologyMAG chia sẻ video của kênh EV Pulse, nói về hóa học pin LFP và NMC.

Để xem và hiểu một cách đầy đủ nội dung của video (bằng tiếng Anh), Quý độc giả nên tham khảo toàn bộ nội dung của bài viết trước khi xem video. Để xem video ở chế độ toàn màn hình (full-screen), vui lòng nhấn vào khung [ ] tại góc phải phía dưới của video hoặc nhấn phím F.

Phân bố thị trường và xu hướng phát triển của LFP
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency), 95% pin LFP sử dụng cho xe hạng nhẹ được lắp đặt trong các mẫu xe sản xuất tại Trung Quốc. Trong đó, BYD chiếm tới 50% và Tesla chiếm khoảng 15%. Khoảng 85% số xe Tesla sử dụng pin LFP được lắp ráp tại Trung Quốc, phần còn lại được sản xuất tại Hoa Kỳ nhưng sử dụng cell pin có nguồn gốc từ Trung Quốc. 

Mặc dù vậy, số lượng xe sử dụng pin LFP tại Hoa Kỳ hiện vẫn còn hạn chế. Loại pin này hiện chỉ xuất hiện trên các phiên bản tiêu chuẩn của Ford Mustang Mach-E, Tesla Model 3, cũng như trên Mercedes-Benz eSprinter. Ngoài ra, các mẫu Rivian R1S và R1T phiên bản pin tiêu chuẩn năm 2025, cùng với xe giao hàng điện của Rivian, cũng sử dụng LFP. 

Tình trạng hạn chế này được dự báo sẽ thay đổi trong những năm tới, đặc biệt khi pin LFP mang lại lợi thế rõ rệt về chi phí. Công ty phân tích Wood Mackenzie dự báo rằng pin LFP có thể vượt qua pin NMC vào khoảng năm 2028, đồng thời công suất pin LFP sẽ tăng gấp năm lần vào năm 2030. Hiện Trung Quốc đang sản xuất khoảng 90% tổng sản lượng pin toàn cầu, nhưng nhiều dự đoán cho rằng con số này có thể giảm xuống khoảng 69% vào cuối thập kỷ, dù Trung Quốc vẫn giữ vị thế dẫn đầu.

Ưu điểm của pin NMC
Pin NMC hiện được xem là tiêu chuẩn trong ngành tại Hoa Kỳ nhờ mật độ năng lượng cao, giúp xe đạt phạm vi hoạt động lớn hơn. Loại pin này cũng phù hợp hơn với các ứng dụng hiệu suất cao, nơi công suất đầu ra đóng vai trò quan trọng. Ngoài ra, NMC thường hỗ trợ sạc nhanh DC với tốc độ cao hơn. Tuy nhiên, với hai yếu tố cuối cùng nêu trên, thiết kế và hiệu suất của hệ thống quản lý nhiệt trên xe có thể ảnh hưởng nhiều hơn so với hóa học pin.

Ưu điểm của pin LFP và đặc tính vận hành
Ngược lại, pin LFP sở hữu nhiều lợi thế riêng. Loại pin này có thể chịu được số chu kỳ sạc nhiều hơn trước khi suy giảm, có thể sạc lên  mức 100% thường xuyên mà không gặp vấn đề lớn, và nguy cơ xảy ra sự cố nhiệt như cháy nổ thấp hơn đáng kể. Ngoài ra, pin LFP thường có tuổi thọ dài hơn và chi phí thấp hơn do không sử dụng các vật liệu đắt tiền như coban. Khả năng duy trì trạng thái sạc 100% thường xuyên được xem là một lợi thế lớn của LFP, nhưng điều này không hoàn toàn đơn giản như vậy.

Nghiên cứu về suy giảm pin LFP
Một nghiên cứu gần đây được công bố trên Journal of The Electrochemical Society đã xem xét hiện tượng suy giảm của pin LFP. Kết quả cho thấy việc sạc thường xuyên ở mức trạng thái sạc cao, từ 75% đến 100%, thực tế gây tổn hại nhiều hơn so với khi vận hành ở mức thấp, từ 0% đến 25%. 

Theo nghiên cứu, việc duy trì mức trạng thái sạc trung bình thấp hơn có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ pin, cả trong ứng dụng xe điện lẫn lưu trữ năng lượng lưới. Tuy nhiên, các thử nghiệm này được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm nhằm mô phỏng quá trình lão hóa trong nhiều năm. Trong thực tế, việc giữ xe điện ở mức dưới 25% là không khả thi. Do đó, câu hỏi đặt ra là mức độ ảnh hưởng thực tế của việc duy trì trạng thái sạc cao là bao nhiêu. Cách tiếp cận hợp lý nhất là tuân theo khuyến nghị của nhà sản xuất, vì họ là đơn vị thiết kế, phát triển và bảo hành pin. Đáng chú ý, cả Tesla và Ford đều khuyến nghị sạc pin LFP lên 100% một cách thường xuyên.

Nhược điểm của pin NMC
Pin NMC cũng có một số hạn chế. Chi phí của loại pin này cao hơn do việc khai thác và cung ứng các vật liệu như coban gặp nhiều khó khăn, đồng thời cũng tồn tại các vấn đề khác trong chuỗi cung ứng. 

Pin NMC hoạt động tối ưu khi được sạc đến khoảng 80% thay vì duy trì ở mức 100%. Ngoài ra, hóa học pin này có nguy cơ xảy ra hiện tượng mất ổn định nhiệt cao hơn, khiến khả năng cháy nổ lớn hơn so với pin LFP.

Nhược điểm của pin LFP
Đối với LFP, nhược điểm chính nằm ở mật độ năng lượng thấp hơn, dẫn đến phạm vi hoạt động ngắn hơn hoặc yêu cầu bộ pin lớn và nặng hơn để đạt cùng quãng đường. LFP cũng có thể sạc nhanh DC chậm hơn, dù điều này thường liên quan nhiều hơn đến hệ thống quản lý nhiệt của xe hơn là bản thân hóa học pin. 

Do chi phí thấp, pin LFP thường được sử dụng trên các phiên bản tiêu chuẩn, và các nhà sản xuất có xu hướng trang bị hệ thống quản lý nhiệt đơn giản hơn, từ đó hạn chế hiệu suất sạc. Ngoài ra, LFP không phù hợp với các ứng dụng hiệu suất cao, do cần bộ pin lớn và nặng hơn để đạt cùng mức hiệu năng. Vì vậy, trong thời gian tới, khó có khả năng thấy LFP được sử dụng trên các mẫu xe hiệu suất cao như BMW M chạy điện hoặc Corvette EV.

Kết luận
Trong tương lai, nhiều khả năng sẽ có thêm nhiều xe điện sử dụng pin LFP nhờ ưu điểm về an toàn, độ bền và chi phí thấp. Việc LFP chưa phổ biến tại Hoa Kỳ ở thời điểm hiện tại có phần gây bất ngờ. Đối với người dùng, khi lựa chọn xe điện trong thời gian tới, hóa học pin không phải là yếu tố cần quá lo ngại. Pin NMC vẫn rất an toàn, có tuổi thọ cao và cung cấp hiệu suất cũng như phạm vi hoạt động tốt. 

Nếu có lựa chọn giữa hai loại, LFP có thể là phương án hấp dẫn nhờ độ bền và khả năng sạc 100% thường xuyên, nhưng nhìn chung cả hai đều là lựa chọn hợp lý. Trên thực tế, rất khó để đưa ra quyết định sai giữa hai loại pin này, và vấn đề này cũng liên quan trực tiếp đến việc có nên tiếp tục áp dụng quy tắc sạc 80% đối với xe điện hiện đại hay không.

Tiếp tục khám phá chuyên đề BESS & Pin trên trang technologyMAG
Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) đang trở thành một trong những công nghệ quan trọng trong quá trình chuyển dịch năng lượng, từ điện mặt trời, điện gió cho đến các ứng dụng công nghiệp và lưới điện hiện đại. Tuy nhiên, đây cũng là lĩnh vực bao gồm nhiều khái niệm, công nghệ và tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau cần được tìm hiểu theo từng bước.

Để giúp độc giả thuận tiện tra cứu và theo dõi toàn bộ chuỗi nội dung, Ban biên tập technologyMAG đã xây dựng Trang tổng hợp chuyên đề BESS & Pin, bao gồm các nhóm bài viết về tổng quan công nghệ, cấu tạo hệ thống, pin lưu trữ, tiêu chuẩn kỹ thuật, ứng dụng thực tế và các xu hướng mới trong ngành.

Tìm hiểu thêm chuyên đề BESS & Pin tại đây: www.technologymag.net/technologymag-gioi-thieu-loat-tin-bai-chu-de-bess-pin/

Để xem các tin bài khác về “Pin xe điện”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: EV Pulse