Pin Lithium-Ion EV hoạt động như thế nào?

Giờ đây, xe điện đang chiếm lĩnh các con đường của chúng ta, ngày càng có nhiều người quan tâm đến công nghệ đằng sau những phương tiện này. Xe điện có rất nhiều công nghệ thú vị. Trong các loại xe điện ngày nay, bạn có thể tìm thấy mọi thứ, từ phanh tái tạo đến sạc nhanh tiên tiến.

Tuy nhiên, ngoài động cơ điện, thành phần quan trọng nhất trong xe điện là pin của nó. Pin lithium trong hầu hết các xe điện cũng là một trong những bộ phận gây tranh cãi nhất của xe điện. Đọc tiếp để khám phá cách pin lithium-ion trong xe điện giúp thúc đẩy những cỗ máy tiên tiến này tiến lên như thế nào.

Tại sao Pin Lithium-Ion lại quan trọng?

Pin Lithium-ion là cốt lõi của cuộc cách mạng xe điện. Những loại pin này cung cấp mật độ năng lượng lớn, đặc biệt là so với pin axit-chì, nặng hơn nhiều nếu bạn muốn có dung lượng tương đương. Pin Lithium-ion cũng lý tưởng để sử dụng trong xe điện vì chúng có thể được sạc lại nhiều lần, điều này rất cần thiết để sử dụng cho các loại xe điện yêu cầu nhiều chu kỳ sạc / sạc lại trong suốt thời gian sử dụng của chúng. Một lý do khác khiến pin lithium-ion được đưa tin là do tác động môi trường mà việc khai thác các loại pin này gây ra.

Trong suốt tuổi thọ của EV, do không thải ra ống xả, EV rất sạch. Tuy nhiên, tác động ban đầu của việc khai thác các vật liệu đi vào pin lithium-ion của EV là gây tốn kém cho môi trường. Không chỉ điều này, nhiều người còn lo lắng về tình trạng mà nhiều công nhân ở các mỏ này phải đối mặt hàng ngày. Do đó, việc tái chế những vật liệu này là một ưu tiên rất lớn của nhiều công ty xe hơi tham gia tích cực vào sản xuất xe điện.

Pin Lithium-Ion là gì?

Pin lithium-ion chứa các ô chứa cực âm dương và cực dương âm. Ngoài ra còn có một chất điện phân ngăn cách hai lớp này và thông qua các phản ứng hóa học giải phóng các electron, pin có thể cung cấp năng lượng điện cho bất cứ thứ gì nó được kết nối với. Số lượng tế bào xác định dung lượng của pin, được đo bằng kWh. Trong trường hợp của pin lithium-ion, lithium là một trong những thành phần quan trọng nhất chứa trong pin, và điều này là do lithium rất sẵn sàng từ bỏ một electron.

Thông qua các phản ứng hóa học đang diễn ra ở cực dương và cực âm, pin lithium-ion có thể được sạc và xả nhiều lần. Điều này là do thực tế là các phản ứng hóa học này có thể được đảo ngược nhiều lần. Pin Lithium-ion có nhiều hình dạng và kích cỡ và được sử dụng trong các ứng dụng đa dạng như điện tử tiêu dùng và xe điện. Rõ ràng, pin lithium-ion trong EV lớn hơn nhiều so với pin bạn có thể tìm thấy trong điện thoại thông minh của mình, nhưng chúng vẫn hoạt động theo các nguyên tắc tương tự.

Một trong những ưu điểm lớn nhất của pin lithium-ion là mật độ năng lượng lớn, khiến chúng tương đối nhẹ so với các công nghệ pin khác. Các nhà sản xuất phải cẩn thận khi thiết kế và lắp đặt pin lithium-ion vào thiết bị của họ vì nếu cực dương và cực âm tiếp xúc với nhau, các loại pin này có thể trải qua các phản ứng hóa học có thể gây ra hỏa hoạn hoặc thậm chí là nổ nhỏ.

Mặc dù pin lithium-ion đang thực hiện một công việc đáng kinh ngạc khi cung cấp năng lượng cho xe điện, nhưng chúng phải đối mặt với một thách thức trong loại pin thể rắn sắp tới. Vẫn còn phải xem liệu pin thể rắn có thể được cải thiện đủ để thấy được mức sử dụng phổ biến trong dòng xe EV của một nhà sản xuất ô tô lớn hay không.

Pin Lithium-Ion hoạt động như thế nào?

Pin lithium-ion cơ bản tận dụng tính chất hóa học của vật liệu. Những loại pin này có lithium, một kim loại muốn mất đi một điện tử, tạo thành các ion lithium, nơi pin có tên. Những loại pin này được cấu tạo bởi một điện cực dương được gọi là cực âm, có một oxit kim loại (coban là một lựa chọn phổ biến). Những loại pin này cũng có một điện cực âm được gọi là cực dương, thường được làm bằng than chì và than chì cho phép lithium xen kẽ giữa nó.

Giữa cực âm và cực dương, chất điện phân lỏng tạo điều kiện cho liti-ion di chuyển từ cực dương sang cực âm. Pin cũng có một lớp ngăn cách xốp, rất quan trọng trong việc duy trì sự an toàn của pin, vì nó giữ cho cực dương và cực âm không tiếp xúc trực tiếp với nhau. Nếu hai điện cực của pin tiếp xúc trực tiếp, kết quả sẽ rất thảm khốc. Khi pin lithium-ion cung cấp năng lượng cho một thiết bị, lithium xen kẽ trong cực dương chứa than chì sẽ mất một điện tử.

Quá trình này tạo ra các ion liti, cũng như một điện tử tự do. Các ion liti di chuyển từ cực dương sang cực âm thông qua chất điện phân và bộ phân tách xốp. Trong khi các ion liti đang di chuyển qua bộ phân tách, các điện tử sẽ đi theo một con đường khác dẫn chúng qua thiết bị điện tử cần được cấp nguồn. Khi chúng đi qua thiết bị, các electron sẽ kết thúc ở cực âm. Khi pin cần được sạc lại, quá trình này về cơ bản bắt đầu lại, nhưng ngược lại.

Đây là lý do tại sao pin lithium-ion rất tuyệt vời để sử dụng trong xe điện, vì quá trình này có thể được lặp lại nhiều lần. Khi bạn sạc pin lithium-ion, bộ sạc sẽ đẩy các điện tử ra khỏi cực âm, cung cấp dòng điện tử vào cực dương. Điều này khiến toàn bộ quá trình hóa học xảy ra trong khi pin đang phóng điện bị đảo ngược, với các ion lithium rời khỏi catốt và quay trở lại anốt. Sau khi quá trình sạc hoàn tất, pin đã sẵn sàng hoạt động trở lại.

Công nghệ pin EV sẽ tiếp tục được cải thiện

Pin EV đã cung cấp cho xe điện một phạm vi hoạt động đáng kinh ngạc và chúng có thể được sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điều cần cải thiện liên quan đến công nghệ này, đặc biệt là cách pin EV được tái chế sau khi chúng hết tuổi thọ sử dụng. Vẫn còn phải xem liệu công nghệ lithium-ion có được duy trì đủ lâu để chứng kiến ​​những cải tiến hoành tráng hay được thay thế hoàn toàn bằng công nghệ đầy hứa hẹn như pin thể rắn hay không.