Pin LFP, NMC, NCA trên ô tô điện là gì?

Chúng ta đang chứng kiến ​​sự đa dạng hóa ngày càng tăng của hóa chất pin trên các mẫu xe điện, với các hóa chất khác nhau được sử dụng dựa trên nhu cầu định vị và hiệu suất của sản phẩm.

Pin cao áp chiếm một phần đáng kể trong chi phí sản xuất xe điện do việc khai thác khó khăn các khoáng chất cần thiết, dẫn đến chi phí trả trước cao hơn so với các loại xăng tương đương. Trung bình, pin chiếm khoảng một phần ba tổng chi phí sản xuất (tham khảo biểu đồ bên dưới ), nhưng tỷ trọng này tăng lên khi dung lượng pin tăng lên.

Tuy nhiên, một số phát triển mới đang làm giảm bớt rào cản về chi phí, đẩy nhanh tổng chi phí sở hữu đạt điểm ‘hòa vốn’ với xe có động cơ đốt trong, cải thiện phạm vi lái xe có thể sử dụng và hơn thế nữa.

Ngoài ra còn có những mối quan tâm xung quanh tuổi thọ, độ an toàn và tính bền vững của môi trường, mà chúng tôi đã đề cập trong bài viết của chúng tôi .

Đã qua rồi thời của ắc quy axit-chì; hầu hết các xe điện ngày nay đều trang bị pin hóa học lithium-ion NMC, NCA hoặc LFP. Nhưng ưu nhược điểm của chúng là gì và bạn nên chọn loại nào cho chiếc ô tô điện của mình?

NMC

Pin niken-mangan-coban (NMC) là dạng pin phổ biến nhất được tìm thấy trong xe điện ngày nay, từ Nissan Leaf đến Mercedes-Benz EQS .

Như tên của nó cho thấy, đầu cực âm của pin thường bao gồm 33% của mỗi niken, mangan và coban. Các gói NMC có lợi vì mật độ năng lượng cao hơn (phạm vi lái xe nhiều hơn) và vòng đời dài hơn, nhưng việc sử dụng coban và niken bị cho là do các hoạt động khai thác không bền vững và phi đạo đức ở các nước đang phát triển. Hơn nữa, niken và coban là những khoáng chất đắt tiền khiến các gói NMC đắt hơn LFP trên một đơn vị năng lượng.

Tuy nhiên, các thương hiệu xe điện thường khuyến nghị chủ sở hữu chỉ nên sạc pin NMC tối đa 80% để tránh ảnh hưởng xuống cấp lâu dài. Một số nhà sản xuất ô tô khác như Rivian và Polestar khuyến nghị giới hạn 70% hoặc 90% tương ứng. Chỉ nên sạc đầy pin thường xuyên và khi cần thiết trong những chuyến đi đường dài chẳng hạn.

NCA

Pin niken-coban-nhôm (NCA) tương tự như gói NMC và hiện chỉ được sử dụng trong các biến thể Hiệu suất và Tầm xa cao cấp hơn của Tesla Model 3 , Model Y , Model S và Model X.

Pin NCA có mật độ năng lượng cao, nhưng hoán đổi mangan với nhôm để cải thiện tuổi thọ của nó hơn nữa so với NMC. Tương tự như NMC, chúng đắt hơn LFP.

Sự phổ biến của gói NCA trong xe điện là rất hiếm và hiện chỉ giới hạn ở Tesla; họ khuyên bạn nên sạc nó đến 90% để duy trì sức khỏe lâu dài của pin.

LFP

Lithium-iron-phosphate (LFP) đang nổi lên như một loại pin có chi phí thấp hơn, bền vững hơn, được sử dụng bởi MG ZS EV , BYD Atto 3 được làm mới , các biến thể cơ bản của Tesla Model 3 và Model Y, v.v. Nó được khuyến khích trở thành pin để giảm chi phí trả trước cho các xe điện nhỏ hơn và cấp thấp hơn.

Càng ngày, các nhà sản xuất xe điện khác cũng đang sử dụng tế bào LFP trong bộ pin của các mẫu xe cơ sở của họ, bao gồm: Volkswagen, Rivian và Mercedes-Benz.

Không giống như NMC và NCA, pin LFP không chứa niken và coban. Do đó, chúng cũng rẻ hơn để sản xuất cho các nhà sản xuất, nhưng ít năng lượng hơn (phạm vi lái xe thấp hơn).

Một ưu điểm chính của LFP là có thể sạc đầy đến 100% mà không phải lo lắng về sự xuống cấp đáng kể. Trong một số trường hợp, điều này có nghĩa là một chiếc EV được trang bị LFP có thể có phạm vi lái xe có thể sử dụng tương tự như một chiếc xe NMC hoặc NCA bị giới hạn bởi giới hạn 70 đến 90%.

Ví dụ: Tesla Model 3 Long Range tầm trung với pin NCA lớn – với mức sạc giới hạn ở 80% – sẽ có cùng phạm vi lái xe ‘cả ngày’ như một xe dùng pin LFP được sạc đầy, mặc dù chi phí mua tốn thêm 14.500 đô la. Cần lưu ý rằng Tesla khuyến nghị sạc pin NCA của mình lên 90%.

Các phát triển pin khác

Ví dụ: tất cả các xe ô tô điện BYD đều sử dụng công nghệ ‘Blade Battery’ độc quyền của hãng, trong đó các tế bào dài, mỏng được xếp sát nhau để cung cấp tính toàn vẹn về cấu trúc cho gói LFP – thay vì sử dụng các mô-đun hình hộp để chứa mỗi cell. Do tiết kiệm không gian này, nhà sản xuất ô tô Thâm Quyến tuyên bố mật độ năng lượng cao hơn 50% và được cho là an toàn hơn trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Tương tự, Tesla đang thử nghiệm các tế bào ‘4680’ do Panasonic, LG và Samsung chế tạo trên một số mẫu crossover Model Y được sản xuất tại Texas. Với đường kính 46mm, chiều dài 80mm và thiết kế không có mấu, tế bào hình trụ cho phép cải thiện mật độ năng lượng gấp 5 lần, công suất tăng 6 lần và phạm vi lái xe tăng 16%. Nó cũng là một phần của cấu trúc phương tiện và rẻ hơn để sản xuất (rẻ hơn khoảng 56% giá mỗi kWh).

Ngoài ra, các phát triển khác bao gồm thay thế graphite bằng silicon trong cực dương của pin lithium-ion, pin natri-ion và pin trạng thái rắn . Kết hợp với những đổi mới trong thiết kế xe nhằm tối đa hóa tính khí động học , cuối cùng nó sẽ cải thiện hiệu quả năng lượng, mật độ pin, khả năng sạc nhanh hơn và an toàn khi chạy bằng nhiệt cho xe điện. Tuy nhiên, những loại pin mới này sẽ bắt đầu được sản xuất hàng loạt từ khoảng năm 2025 và ban đầu sẽ gây tốn kém cho các nhà sản xuất ô tô và người tiêu dùng.