Chúng tôi xếp hạng 3 loại pin ô tô điện để tìm ra loại hiệu quả và bền vững nhất

Trong sự gia tăng đột ngột của các xe ô tô điện trên toàn thế giới, các nhà sản xuất ô tô và các công ty công nghệ đã tập trung vào việc tối ưu hóa phần quan trọng và đắt tiền nhất của xe ô tô điện: pin.

Chúng không giống nhau, và các nhà sản xuất sử dụng nhiều loại pin khác nhau. Vì vậy, chúng tôi đã quyết định chọn và xếp hạng ba loại pin nổi bật (hoặc hứa hẹn nhất): lithium, solid-state, và pin sodium-ion.

Chúng tôi sẽ so sánh pin bằng bốn tiêu chí: an toàn, mật độ năng lượng và thời gian sạc, bền vững và giá cả.

Nhưng trước khi bắt đầu, hãy cập nhật kiến thức cơ bản chúng ta cần biết.

Các loại pin khác nhau như thế nào?

Pin lithium-ion và pin rắn rất giống nhau. Cả hai loại sử dụng lithium để tạo ra năng lượng điện và chúng có một anot (terminal âm của pin), một catot (terminal dương của pin) và một dung dịch điện phân, giúp chuyển động ion từ catot sang anot và ngược lại.

Chúng chủ yếu khác nhau ở trạng thái của dung dịch điện phân: pin lithium-ion sử dụng dung dịch điện phân lỏng và pin rắn sử dụng dung dịch điện phân rắn. 

Còn đối với pin sodium-ion, hãy tưởng tượng cấu trúc chính xác giống nhau — sự khác biệt duy nhất là ion natri thay thế ion lithium.

Và bây giờ khi chúng ta đã đặt nền tảng, hãy xếp hạng các loại pin này dựa trên các tiêu chí đã chọn của chúng ta:

1. An toàn

Pin lithium-ion không may là có thể cháy và điều này chủ yếu liên quan đến dung dịch điện phân lỏng của chúng, có tính chất dễ bay hơi và không ổn định khi tiếp xúc với nhiệt độ cao.

Ngược lại, dung dịch điện phân rắn của pin rắn ổn định hơn và giảm đáng kể rủi ro cháy.

Còn đối với pin sodium-ion, chúng không cháy và không tạo ra bất kỳ sự lan truyền nhiệt nào, điều này khiến chúng trở thành lựa chọn an toàn nhất. 

Người chiến thắng: Pin sodium-ion 

2. Mật độ năng lượng và thời gian sạc

Pin sodium-ion có điểm yếu ở đây một chút. Ion natri lớn và chặt hơn so với ion lithium, điều này có nghĩa là chúng ta cần một lượng lớn hơn của ion natri để lưu trữ và tạo ra năng lượng tương đương.

Tích cực hơn, pin sodium-ion của CATL (ví dụ tốt nhất cho đến nay) dự kiến có mật độ năng lượng là 160Wh/kg và mất 15 phút để đạt được 80% sạc của nó. Thực tế, đây ngang bằng với pin lithium-ion hiện có trên thị trường, dao động từ140 Wh/kg đến 240Wh/kg.

Nhưng liệu nó có đủ tốt để hoàn toàn thay thế pin lithium không? Không, nó không.

Mật độ năng lượng này vẫn quá thấp để cạnh tranh với hầu hết các pin lithium-ion, và chúng ta đang nói về một sản phẩm duy nhất chưa được thử nghiệm quy mô lớn.

Pin rắn là đối thủ lớn ở đây. Sự ổn định tăng của dung dịch điện rắn của chúng có nghĩa là pin rắn có thể chứa đến 50% năng lượng hơn so với pin lithium-ion, trong khi dự kiến chúng sẽ đạt đến 80% sạc trong vòng 12 phút đồng hồ.

Người chiến thắng: Pin rắn 

3. Bền vững

Ở đây chúng ta có cuộc đối đầu giữa các nguyên tố: lithium và natri.

Lithium là một nguyên tố tương đối hiếm trên Trái Đất và nhu cầu ngày càng tăng không đi kèm với tác động môi trường. Theo Viện Nghiên cứu Năng lượng, quá trình chiết xuất lithium không chỉ tiêu thụ hàng triệu gallon nước, mà còn gây hại đến đất đai và gây ô nhiễm không khí. 

Ngược lại, natri là nguyên tố phổ biến thứ bảy trên Trái Đất (gấp 1.200 lần so với lithium), và có thể được tìm thấy gần như bất cứ nơi nào trên Trái Đất, kể cả trong nước biển. Thêm vào đó, quá trình chiết xuất nó không gây ra lo ngại về môi trường giống như lithium. 

Người chiến thắng: Pin natri-ion

4. Giá cả

Sự phổ biến tự nhiên của natri làm cho nó trở thành một lựa chọn giá rẻ hơn. Chi phí chiết xuất và làm sạch nó cũng thấp hơn.

Ngoài ra, tế bào natri-ion có thể được làm từ các kim loại đa dạng như sắt và mangan. Ngược lại, pin lithium-ion yêu cầu coban, một kim loại có dự trữ địa chất hạn chế và cũng là phần đắt giá nhất của pin, có giá khoảng 28.500 đô la mỗi tấn.

Tùy chọn đắt nhất dường như là pin tinh thể rắn, vì điện giải chất tinh thể rắn đắt hơn để sản xuất. Cụ thể, dự kiến vào năm 2030, giá pin tinh thể rắn sẽ là 80-90/kWh trong khi giá pin lithium dự kiến sẽ đạt 60/kWh vào cùng thời gian. 

Người chiến thắng: Pin natri-ion 

Và người chiến thắng là...

Pin natri-ion!

Chúng được đứng sau pin tinh thể rắn ở vị trí thứ hai và pin lithium-ion ở vị trí thứ ba.

Trong trường hợp bạn buồn vì sự mất mát của lithium, chưa có lý do gì phải buồn. Pin natri-ion và tinh thể rắn vẫn đang trong quá trình phát triển và chắc chắn còn vài năm nữa trước khi chúng có thể được thương mại hóa. Cũng có khả năng sử dụng pin lithium-ion tái chế sẽ trở thành lựa chọn chủ đạo vào thời điểm đó.