Nguyên liệu sản xuất pin xe điện: Thách thức từ sản xuất và khai thác
1. Nguyên liệu sản xuất pin xe điện
Pin là một bộ phận vô cùng quan trọng được ví như “trái tim” của xe điện. Pin hiệu suất thấp thường có phạm vi di chuyển ngắn và thời gian sạc lâu hơn. Hiện nay, có hai loại pin được sử dụng nhiều nhất cho xe điện là pin axit chì và pin Lithium.
1.1. Nguyên liệu sản xuất Pin axit chì
Pin axit chì có 2 loại là pin ngập nước và pin kín. Pin axit chì có thể hoạt động hiệu quả dù ở cả điều kiện nhiệt độ nóng và lạnh. Đồng thời, pin axit chì cũng ngày càng được cải tiến, nâng cao về hiệu suất, độ bền và tuổi thọ. Nhiều xe phân khối lớn, siêu xe ngày nay đang sử dụng pin axit chì.
Nguyên liệu sản xuất pin xe điện axit chì là chì bọt biển và chì peroxide có khả năng chuyển hóa năng lượng thành điện năng, giúp xe vận hành hiệu quả.
Cấu tạo pin axit chì gồm các phần như vỏ nhựa và các tấm kim loại. Vỏ nhựa được chia làm sáu ngăn. Các tấm kim loại (kẽm hoặc chì) được nhà sản xuất ngâm vào các ngăn cùng với dung dịch bao gồm nước và axit sunfuric tạo nên chất điện ly.
1.2. Pin lithium làm từ gì?
Pin Lithium có thành phần chính là hợp kim hoặc kim loại lithium và thường được dùng trong máy tính, điện thoại, máy ảnh, xe máy điện, ô tô điện…
Hai loại Pin Lithium thường được sử dụng là pin Lithium-Ion và Lithium kim loại.
- Pin Lithium kim loại
Pin lithium kim loại sử dụng mangan dioxit làm vật liệu điện cực dương, còn điện cực âm thường làm từ kim loại lithium hoặc hợp kim lithium, chất điện giải không dính.
Phản ứng xả của pin Lithium kim loại: Li + MnO2 = LiMnO2
- Pin Lithium-Ion
Nguyên liệu sản xuất pin xe điện Lithium-Ion bao gồm: Điện cực dương được làm từ LiMnO4 và LicoO2; điện cực âm được làm từ than chì (graphite) và các vật liệu cacbon; màng ngăn cách điện hay còn gọi là bộ phân tách được làm từ nhựa PP hoặc PE; chất điện phân chứa muối lithi, như LiPF6, LiBF4 hoặc LiClO4 ở dung môi hữu cơ như dimetyl cacbonat, etylen cacbonat và dietyl cacbonat.
>> Tìm hiểu thêm:
- VinFast hợp tác với Trung Quốc để phát triển công nghệ pin xe ô tô điện
- Công nghệ pin xe điện VinFast đi đúng lộ trình phát triển ô tô điện
- Công nghệ chế tạo pin Lithium: Lịch sử, các ứng dụng hiện tại và tương lai
2. Bài toán khai thác và sản xuất pin xe điện
Hiện nay, xu hướng và nhu cầu sử dụng xe ô tô điện ngày càng nâng cao do người dân đang dần chuyển sang xu hướng sống xanh, bảo vệ môi trường. Chính vì vậy, đa số các hãng xe lớn dần chuyển sang sản xuất xe điện, kéo theo nhu cầu sử dụng pin xe điện tăng cao hơn bao giờ hết.
Do nhu cầu gia tăng nên cơn sốt pin trên toàn thế giới đã khiến các nhà đầu tư, các công ty sản xuất pin xe điện đua nhau xây dựng nhà máy, phát triển công nghệ sản xuất pin xe điện để cung cấp cho thị trường. Theo ước tính của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, nhu cầu sử dụng vật liệu Lithium sẽ ngày càng tăng cao và đến năm 2040, nhu cầu sẽ tăng gấp 42 lần so với năm 2020.
Nhu cầu vật liệu Coban có thể tăng lên 21 lần, vật liệu Niken tăng lên 19 lần. Chính vì vậy, giá các nguyên liệu sản xuất pin xe điện đã tăng mạnh trong thời gian vừa qua và dự kiến sẽ tiếp tục tăng mạnh trong thời gian tới.
Tuy nhiên, mặc dù Lithium không phải nguyên liệu hiếm nhưng đủ để sản xuất pin trong thời gian dài nhưng một trong những nguyên liệu quan trọng là Coban lại không còn nhiều. Chủ yếu các mỏ nguyên liệu hiện đang tập trung tại Congo, Chile…
Khoảng ⅔ nguồn Coban sử dụng trên toàn thế giới hiện đang được khai thác tại CHDC Congo với điều kiện khai thác khó khăn, nguồn lao động chủ yếu là trẻ em, khai thác thủ công ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Việc khai thác Coban tập trung tại một khu vực đang dần khiến nguồn nước ngọt cạn kiệt, môi trường trong khu vực khai thác bị ô nhiễm, suy thoái, cảnh quan thiên nhiên bị tàn phá…
Đứng trước nguy cơ các mỏ khai thác Coban dần cạn kiệt, con người bắt đầu tìm kiếm các mỏ kim loại dưới đáy biển nhưng việc khai thác rất khó khăn và tác động xấu tới môi trường.
Việc nguyên liệu thô khai thác từ tự nhiên dần khan hiếm có thể kéo theo giá thành của pin Lithium tăng cao. Chính vì vậy, việc nghiên cứu các giải pháp công nghệ hiện đại, hạn chế phụ thuộc vào nguyên liệu thô mà thay vào đó là tìm ra các vật liệu mới dễ khai thác, an toàn và hiệu quả hơn.
Tuy nhiên, giải pháp tốt nhất chính là thúc đẩy tái chế pin Lithium đã qua sử dụng. Hiện nay, Liên minh châu Âu đã tiến hành tái chế các nguồn tài nguyên để sản xuất pin Lithium. Một nhà nghiên cứu thuộc Viện nghiên cứu Itochu đã tạo ra hệ thống tái chế pin hiệu quả trong ngành công nghiệp pin của EU. Điều này đã góp phần không nhỏ vào việc giảm sự phụ thuộc vào các nguyên liệu khai thác từ tự nhiên.
Một trong những tương lai đáng mong chờ nhất của pin xe điện là sự ra đời của pin thể rắn có khả năng sạc nhanh hơn, nhiều năng lượng hơn và an toàn hơn so với pin Lithium-Ion thể lỏng. Dự kiến pin thể rắn có thể được sản xuất đại trà vào năm 2026 góp phần không nhỏ vào việc giảm thiểu nguyên liệu thô khi sản xuất pin xe điện.
>> Tìm hiểu thêm:
- Pin thể rắn nguồn gốc hữu cơ làm thay đổi tương lai xe điện
- Xu hướng pin thể rắn cho ô tô điện và tiềm năng thay đổi thị trường trong tương lai
Hiện nay pin Lithium-ion được ứng dụng nhiều trong sản xuất ô tô điện. VinFast là hãng xe ô tô Việt Nam đầu tiên sử dụng pin Lithium cho xe điện. Ngoài ra, VinFast đã ký kết hợp tác với ProLogium để sử dụng các sáng chế của hãng công nghệ này để sản xuất pin xe điện thể rắn cho các dòng xe điện tiếp theo VinFast tại Việt Nam. Sử dụng pin thể rắn giúp cho ô tô điện VinFast có thể di chuyển quãng đường xa hơn, ít thời gian sạc và tăng tổng số lần có thể sạc pin cho xe.
Khách hàng quan tâm các mẫu xe xanh có thể đặt cọc xe điện VinFast VF 8, VF 9 và VF e34 ngay hôm nay để được trải nghiệm mẫu ô tô điện đẳng cấp với khả năng vận hành mạnh mẽ cùng nhiều tiện ích và công nghệ thông minh của người Việt.
Để có thêm thông hoặc cần hỗ trợ tư vấn về các sản phẩm và dịch vụ của VinFast vui lòng liên hệ với chúng tôi:
- Tổng đài tư vấn: 1900 23 23 89.
- Email chăm sóc khách hàng: [email protected]
>>> Tìm hiểu thêm:
