Ắc quy của ô tô điện là thành phần quan trọng nhất của phương tiện, cũng như đắt tiền và phức tạp nhất về hoạt động của nó. Nhiều công nghệ sản xuất pin cho ô tô điện đã được phát triển trong nhiều năm và mặc dù một số công nghệ có vẻ đã lỗi thời nhưng những công nghệ khác vẫn đang nỗ lực để cải thiện một số khía cạnh chính, chẳng hạn như thời gian, sức mạnh và tính bền vững của vật liệu.
Trên thực tế, giải quyết vấn đề về sự sẵn có của nguyên liệu thô và việc xử lý chúng là ưu tiên hàng đầu để đạt được mục tiêu di chuyển bền vững hơn.
Pin xe điện hoạt động như thế nào?
Bên trong pin, điện được tạo ra thông qua một quá trình hóa học, trong đó, trong môi trường chất điện phân lỏng, một dòng điện tử được tạo ra giữa hai cực, cực dương và cực âm. Quá trình này diễn ra trong mỗi tủ riêng lẻ, đơn vị cơ bản của pin, cùng với các ô khác tạo thành một mô-đun. Từ sự kết hợp của một số mô-đun Các loại pin khác nhau thu được có dung lượng, cường độ dòng điện và điện áp khác nhau, ba đơn vị đo được xem xét để đánh giá toàn bộ hiệu suất của pin:
- công suất: lượng năng lượng mà pin có thể truyền hoặc lưu trữ trong một giờ, tính bằng kWh.
- cường độ dòng điện: Lượng điện năng, tính bằng ampe, có thể được truyền đi trong một giây.
- điện áp: lực mà một lượng năng lượng tương ứng với 1 Ampe được truyền đi; Nó được biểu thị bằng vôn và do đó đo tốc độ truyền.
Vì vậy, chúng ta có thể phân biệt các loại pin khác nhau dựa trên thành phần hóa học của chúng, đặc biệt là các kim loại tạo ra cực dương và cực âm.
Ắc quy xe điện có những loại nào?
Cho đến nay, pin xe điện được sử dụng rộng rãi nhất là ion liti, có mật độ cao lithium ở cực âm và than chì ở cực dương. Mặc dù hiện tại được trang bị chất điện phân lỏng, pin lithium-ion là cơ sở nghiên cứu pin trạng thái rắn.
Sự phổ biến rộng rãi của nó là do các tính năng tốt mà nó đảm bảo: mật độ năng lượng cao, sạc lại nhanh, nhẹ và thời lượng trung bình cao. Tuy nhiên, có những loại khác:
- pin chì: Được sử dụng rộng rãi trong quá khứ, loại pin này có cực dương bằng chì và cực âm cũng được phủ bằng chì dioxit. Hiện tại chúng hiếm khi được sử dụng, trong những chiếc ô tô nhỏ và rẻ tiền vì mặc dù có thời gian sử dụng lâu dài và chi phí thấp nhưng chúng có tác động lớn đến môi trường và thời gian sạc lại rất lâu;
- Pin hydride kim loại niken: được tạo thành từ cực dương bằng hợp kim kim loại và cực âm có hàm lượng niken cao, loại pin này ít được sử dụng trong lĩnh vực ô tô, chủ yếu là của Toyota, hãng luôn sử dụng nó cho mẫu xe điện nổi tiếng nhất của mình, Prius. Pin có mật độ năng lượng cao, sạc và xả nhanh, nhẹ và ít tác động đến môi trường, nhưng nhanh chóng giảm hiệu suất;
- Pin Lithium Iron Phosphate: Chúng là một biến thể của pin lithium-ion với vật liệu cực âm khác. Chúng có một số ưu điểm, chúng không yêu cầu sử dụng các vật liệu quý hiếm và đắt tiền như coban, chúng an toàn, chịu được nhiệt độ cao và bền. Chúng ít được sử dụng hơn vì chúng có mật độ năng lượng thấp, mặc dù gần đây thị trường của chúng đang phát triển, đặc biệt là ở Trung Quốc.
pin hứa hẹn
Sau đó, có một số loại pin có công nghệ hứa hẹn và có thể sớm được cung cấp cho các nhà sản xuất ô tô. Trong số này có những người kim loại liti, với lithium cũng ở cực dương, làm tăng mật độ năng lượng của nó; hoặc pin liti-lưu huỳnh, được làm bằng vật liệu tái chế và do đó bền vững và kinh tế hơn; cuối cùng những người có ion natri, thậm chí những thứ này rẻ hơn vì chúng được làm bằng các vật liệu phổ biến hơn, chẳng hạn như natri, và điều đó có thể đảm bảo thời gian sử dụng lâu hơn và khả năng chống lại nhiệt độ thấp.
Tuổi thọ và sự suy giảm hiệu suất của pin ô tô điện chắc chắn là những yếu tố quan trọng cần tính đến khi đánh giá việc mua những phương tiện này.
Pin ô tô điện có tuổi thọ bao lâu?
Tuổi thọ của ắc quy ô tô điện có liên quan đến hiệu suất của chúng, hiệu suất này giảm dần theo thời gian do chu kỳ sạc và xả, đặc biệt là công suất cao hoặc nhanh. Nhưng ở ắc quy của ô tô điện, công suất khai thác không bao giờ là mức tối đa có thể đạt được, nó luôn được hiệu chỉnh ở giá trị thấp hơn. Điều này tạo nên sự khác biệt, từ 5% đến 12-15%, giữa công suất định mức và công suất hiệu dụng.
mòn pin nó ảnh hưởng đến lớp phủ của cực dương và cực âm, điều này cũng làm giảm khả năng lưu trữ của nó theo thời gian. Tuy nhiên, việc giảm công suất này không ảnh hưởng đến hiệu suất, chẳng hạn như công suất, không đổi theo thời gian.
Các nhà sản xuất đưa ra ước tính về quãng đường trung bình mà pin được sạc đầy đảm bảo, do đó có được tổng số chu kỳ sạc và xả của xe. Ngoài con số ước tính này, hiệu suất bắt đầu giảm đáng kể và giới hạn thường được đặt giữa 70% và 80% công suất hiệu dụng ban đầu.
Do đó, nói chung, các nhà sản xuất đảm bảo pin của ô tô điện tổng tuổi thọ 8 năm hoặc 160.000 km, một số đạt tới 240.000.
Pin không còn được sử dụng cho ô tô vẫn có thể được sử dụng làm bộ tích điện tĩnh cho nguồn điện liên tục và các hệ thống tương tự.
Bảo hành riêng cho ắc quy xe điện
Liên quan đến việc đảm bảo ắc quy của ô tô điện, cần lưu ý rằng điều này không phụ thuộc vào bình điện chung của xe. Trên thực tế, chỉ riêng bộ pin đã chiếm một phần ba tổng giá trị của chiếc xe..
Mỗi nhà sản xuất đảm bảo rằng trong khoảng thời gian hoặc quãng đường do họ chỉ định, tức là khoảng 8 năm hoặc 160.000 km, dung lượng pin sẽ không giảm xuống dưới ngưỡng giới hạn 70-80% dung lượng hiệu dụng.
Theo chế độ bảo hành, có thể sửa chữa hoặc thay thế hoàn toàn ắc quy ô tô điện do lỗi thiết kế hoặc sản xuất.
Có bất kỳ trường hợp nào khiến bảo hành hết hạn trước khi hết hạn không?
Theo ADAC, câu lạc bộ ô tô lớn nhất ở châu Âu, đây có thể là:
- xả pin sâu. Nhiều nhà sản xuất ô tô khuyên không nên chạy cạn vì nó không tốt cho ắc quy và đưa nó vào các điều kiện loại trừ bảo hành;
- Phóng điện sâu do xe không hoạt động. Đặc biệt đối với việc mua ô tô điện đã qua sử dụng, nên kiểm tra giá trị SOH (State Of Health) của ắc quy;
- Lắp đặt phụ kiện hoặc sửa đổi tiếp theo đến đăng ký phương tiện (ví dụ: móc kéo rơ moóc không được cung cấp ban đầu);
- Cập nhật phần mềm bị bỏ lỡ. Tất cả các tế bào tạo nên bộ pin phải được quản lý bởi một hệ thống điện tử – Hệ thống quản lý pin – rất cần thiết cho sự an toàn của phương tiện;
- Kế hoạch bảo dưỡng ô tô điện không được thực hiện đúng cách hoặc không có trong mạng lưới chính thức.
Một vấn đề thời sự khác đối với phương tiện di chuyển bằng điện là việc xử lý và tái chế pin, trong đó công việc được thực hiện từ các nguyên liệu thô được sử dụng.
Châu Âu thách thức loại bỏ pin xe điện
La sắp xếp pin của một chiếc xe điện phải được thực hiện trong nhà máy chuyên dụng đặc biệt để xử lý các thành phần của nó. Các trung tâm tái chế và tháo gỡ pin lithium-ion này hiện đang ở một số nước châu Âu, chủ yếu là Đức, Pháp, Bỉ và Tây Ban Nha, và chi phí rất cao.
Ngoài ra, theo BBC, sản xuất pin tăng trung bình 25% mỗi năm, và trong 10, 15 năm nữa lượng vật liệu thải bỏ có nguy cơ trở thành tình trạng khẩn cấp nếu các dự án tái chế, tái sử dụng không được triển khai. bản thân pin.
Một bước tiến đã được thực hiện vào tháng 2022 năm XNUMX, khi Hội đồng Châu Âu và Nghị viện Châu Âu đã đặt ra các quy tắc, đang chờ một cơ quan lập pháp cuối cùng, điều chỉnh toàn bộ chu kỳ pin, từ sản xuất đến thải bỏ, để đảm bảo an toàn, bền vững và các tiêu chuẩn cao nhất quán của bạn.
Thỏa thuận tạm thời sẽ áp dụng cho tất cả các loại pin và đối với những loại cung cấp năng lượng cho phương tiện vận tải, Nhà sản xuất phải giải quyết việc thu hồi ít nhất 51% chất thải sản xuất. Các mức tối thiểu bắt buộc của các vật liệu khác nhau đã được thiết lập để thỏa thuận có hiệu lực: 16% đối với coban; 85% chì, 6% lithium và 6% niken.
Tuy nhiên, chỉ xử lý thôi là chưa đủ, thách thức thực sự đối với châu Âu là các dự án tái sử dụng và tái chế pin ô tô điện.
Ưu điểm của việc tái chế pin điện
Một giải pháp thay thế cho việc xử lý là tái chế pin xe điện, cho phép tối ưu hóa nguồn lực và thúc đẩy một con đường bền vững hơn.
Đặc biệt, những ưu điểm của việc tái chế pin lithium cho phép bạn:
- ngăn chặn khai thác mới và xử lý (để chiết xuất một tấn lithium, cần khoảng 1.900 tấn nước);
- giảm nhu cầu nguyên vật liệu, gây ra lượng khí thải CO2 mới;
- tiết kiệm tài nguyên trong kim loại cơ bản và nhiên liệu hóa thạch, với chi phí năng lượng ít hơn.
Bên cạnh đó, pin đã qua sử dụng vẫn chứa khoảng 75% dung lượng còn lại, không còn đủ để cung cấp năng lượng cho một chiếc xe điện, nhưng có thể được sử dụng cho các mục đích khác. Ví dụ, chúng có thể trở thành hệ thống lưu trữ cho các nhà máy quang điện hoặc tạo thành một cơ sở lưu trữ công nghiệp như một nguồn cung cấp năng lượng.
Pin có thể có nhiều tuổi thọ
Khái niệm về pin cuộc sống thứ hai, "mang lại cuộc sống thứ hai" cho pin, có thể được áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm các dự án sáng tạo: trong NHẬT BẢNVí dụ, pin điện cũ cung cấp năng lượng cho thang máy, một nguồn dự trữ năng lượng rất hữu ích trong trường hợp mất điện, bằng chứng là sự hợp tác giữa nhà sản xuất ô tô Nissan và công ty hệ thống tòa nhà Hitachi.
Châu Âu cũng cam kết tái chế pin với dự án Acrobat, nhằm mục đích thu hồi hơn 90% vật liệu quan trọng (đặc biệt là lithium, phốt pho và than chì) có trong pin lithium-iron-photphat thông qua quá trình chiết xuất mới, với chi phí được kiểm soát và giảm thiểu. tác động môi trường.
Nó cũng là một phần của sáng kiến, và được đại diện bởi Enea, Cơ quan Quốc gia về Công nghệ Mới, Năng lượng và Phát triển Kinh tế Bền vững. "Chúng tôi tại Enea - nhà nghiên cứu Federica Forte giải thích, giám đốc dự án của 'Cơ quan - đặc biệt sẽ giải quyết quá trình chiết xuất và thu hồi các vật liệu điện phân, chẳng hạn như muối dẫn điện và dung môi hữu cơ".