Trong thập kỷ qua, pin và bộ sạc xe năng lượng mới (EV) toàn cầu đã đạt đến một mức độ phát triển đáng kể. Chúng đã được phát triển trong một số lĩnh vực, bao gồm mật độ năng lượng, sạc nhanh, EoL, tiết kiệm chi phí và an toàn.

Các chính phủ trên toàn thế giới đang áp dụng cách tiếp cận "cây gậy và củ cà rốt" để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang xe điện, nhằm đạt được lượng khí thải nhà kính thấp hơn và các phương tiện có giá cả phải chăng hơn. Ngoài ra, họ đang tăng cường cơ sở hạ tầng thu phí công cộng để hỗ trợ sự tăng trưởng này.

Xe điện chạy bằng pin (BEV) là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất trong lĩnh vực giao thông vận tải và ngành công nghiệp ô tô. Tuy nhiên, việc thâm nhập thị trường rộng rãi hơn của BEV vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm giá mua ban đầu và phạm vi lái xe hạn chế. Để vượt qua những rào cản này, nhiều phương pháp sáng tạo khác nhau đã được áp dụng để cải thiện dung lượng và hiệu suất của pin cũng như giảm giá thành của pin.

Mật độ năng lượng của pin và bộ sạc xe năng lượng mới toàn cầu đã tăng đều đặn trong thập kỷ qua, với một số phát triển quan trọng trong lĩnh vực này. Chúng bao gồm những cải tiến đối với thành phần hóa học của vật liệu hoạt động và tối ưu hóa kích thước gói để đảm bảo mật độ năng lượng tối ưu trong một thể tích nhỏ.

Mật độ năng lượng cao cho phép xe điện tích trữ nhiều điện hơn, nghĩa là chúng có thể di chuyển xa hơn trong một lần sạc. Nó cũng cho phép xe điện được tính phí với chi phí thấp hơn, khiến chúng có giá cả phải chăng hơn để áp dụng đại trà.

Hiện tại, hầu hết xe điện đều sử dụng pin Lithium-ion có mật độ năng lượng tương đối thấp (mật độ năng lượng thể tích), được đo bằng lượng năng lượng có thể được lưu trữ trên một đơn vị thể tích hoặc trọng lượng. Điều này trái ngược với các loại pin khác, chẳng hạn như bộ tích điện dựa trên niken, có mật độ năng lượng cao hơn nhưng có một số nhược điểm, bao gồm chu kỳ sạc ngắn và hiệu suất thời tiết lạnh kém.

Trong những năm gần đây, mật độ năng lượng của pin lithium-ion đã được cải thiện đáng kể. Sự cải tiến này đã được thúc đẩy bởi những cải tiến trong thành phần hóa học của vật liệu hoạt động ở cả cực âm và cực dương.

Trong khi đó, các hóa chất khác đã được phát triển, chẳng hạn như lithium iron phosphate, đòi hỏi ít khoáng chất đầu vào hơn so với các hóa chất truyền thống và phù hợp hơn cho EVs tầm ngắn. Miễn là việc khai thác không bị cản trở bởi giá hàng hóa cao hoặc các hạn chế khác, thì việc chuyển hướng sang các lựa chọn ít sử dụng khoáng sản hơn này có thể giảm áp lực đối với nguồn cung cấp pin EV.

Mật độ năng lượng của EV mới nhất đã được cải thiện hơn nữa với sự phát triển của pin ô tô hình trụ lớn. Chúng có đường kính xi lanh lớn hơn gấp đôi so với kích thước hiện tại, cho phép pin được lắp trên thân xe nhỏ gọn hơn.

Xu hướng phát triển của pin và bộ sạc xe năng lượng mới trên toàn cầu được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng đối với xe điện chạy bằng pin. Sự tăng trưởng của xe điện được thúc đẩy bởi các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khí thải CO2, nâng cao nhận thức của người tiêu dùng về các phương tiện tiết kiệm năng lượng cũng như các ưu đãi và trợ cấp của chính phủ đối với việc mua xe điện.

Loại pin được sử dụng phổ biến nhất trong xe điện là pin chì-axit và lithium-ion (Li-ion). Pin Li-ion thường có giá cả phải chăng hơn so với pin NiMH và axit chì và cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng lâu dài tốt hơn. Chúng cũng có trọng lượng tương đối thấp và có thể dễ dàng lắp vào xe điện.

Tuy nhiên, việc sử dụng pin Li-ion không phải là không có những thách thức. Một trong những mối quan tâm chính là phạm vi lái xe hạn chế của họ. Điều này là do một số hạn chế về công nghệ như yêu cầu năng lượng cao và thời gian sạc cao.

Một giải pháp cho vấn đề này là triển khai công nghệ sạc nhanh. Việc sử dụng hệ thống sạc nhanh có thể giúp xe điện giảm thời gian sạc tới 2 giờ.

Ngoài ra, nó có thể cải thiện hiệu quả tổng thể của xe điện. Đặc biệt, nó có thể giảm tổng chi phí năng lượng bằng cách giảm lượng năng lượng tiêu thụ để sạc pin cho xe điện.

Hơn nữa, nó có thể giảm hao mòn điện năng và tăng tuổi thọ của pin. Do đó, điều quan trọng là phải triển khai hệ thống sạc nhanh trên xe điện.

Thị trường EV ở Bắc Mỹ và Châu Âu đang phát triển nhanh chóng. Khu vực này dự kiến ​​sẽ trở thành thị trường xe điện phát triển nhanh nhất thế giới vào năm 2021. Tại Mỹ, một số bang đang khuyến khích bán xe điện và tăng cường sử dụng xe điện bằng cách cung cấp các lợi ích về thuế và trợ cấp cho người mua.

Mặc dù thị trường xe điện toàn cầu đang phát triển nhanh chóng, nhưng nó vẫn phải đối mặt với một số vấn đề và thách thức kỹ thuật. Một trong số đó là thời gian sạc lại pin, đây là phần dài nhất trong quá trình sạc.

Để khắc phục vấn đề này, một số công nghệ sạc đang được phát triển. Một số công nghệ này bao gồm bộ sạc nhanh tích hợp, bộ sạc nhanh bên ngoài và bộ sạc nhanh DC. Để mang lại trải nghiệm sạc ổn định, đáng tin cậy, xe điện và bộ sạc xe điện cần phải hài hòa các tiêu chuẩn giao tiếp của chúng.

Pin và bộ sạc trong đội xe năng lượng mới toàn cầu ngày nay dự kiến ​​sẽ tồn tại trong một thời gian rất dài. Điều này là do pin được thiết kế để tồn tại lâu hơn chính phương tiện và hầu hết các nhà sản xuất xe điện đều cung cấp bảo hành 8-10 năm cho bộ pin của họ.

Mặc dù đây là tuổi thọ dài đáng kể đối với pin xe điện, nhưng vẫn còn câu hỏi đặt ra là điều gì sẽ xảy ra với pin cũ sau khi chúng được sử dụng hết. Những cục pin bỏ đi này có thể được tái chế và cũng có thể giúp lưu trữ điện - cả trên các tòa nhà riêng lẻ và cho toàn bộ lưới điện.

Khi pin hết tuổi thọ, nó có thể được tân trang lại và sử dụng để cung cấp năng lượng cho nhiều phương tiện hơn. Điều này đặc biệt hữu ích nếu pin ban đầu của EV được làm bằng vật liệu chất lượng cao, chẳng hạn như lithium-ion, loại pin này có nhiều khả năng được tái chế hơn các loại khác.

Pin cũng có thể được tái sử dụng cho các mục đích khác, chẳng hạn như lưu trữ điện tái tạo trong các hệ thống quy mô lớn. Điều này có thể được sử dụng để làm dịu đi những dao động trong việc cung cấp năng lượng tái tạo. Nó cũng có thể được sử dụng để giữ điện năng từ một tòa nhà ở mức ổn định, điều này đặc biệt quan trọng ở các quốc gia như Vương quốc Anh, nơi có lượng lớn năng lượng gió và mặt trời.

Tuy nhiên, nói chung, pin mất dung lượng với tốc độ tương đối chậm và phi tuyến tính, với mức giảm trung bình trong một năm chỉ là 2,3% mỗi năm. Điều này có nghĩa là, trên thực tế, người lái xe sẽ không nhận thấy phạm vi hoạt động của EV của họ đang giảm dần.

Nhiệt độ cũng có thể có tác động đáng kể đến tuổi thọ của pin EV. Đặc biệt, pin tiếp xúc với những ngày nắng nóng xuống cấp nhanh hơn nhiều so với pin ở vùng khí hậu ôn hòa. Đây là mối lo ngại đối với các chủ sở hữu đội xe sử dụng xe điện của họ để chuyên chở các vật nặng trong điều kiện thời tiết nóng hoặc lạnh.

Nhưng mặc dù thực tế đây là một vấn đề, nhưng bạn có thể dễ dàng tránh được bằng cách chăm sóc xe điện EV của bạn đúng cách và giữ cho nó được sạc ở mức phù hợp với việc sử dụng. Điều này bao gồm việc không cắm điện cả ngày và đảm bảo rằng nó chỉ được sạc đầy khi cần thiết.

Chi phí của pin và bộ sạc xe năng lượng mới toàn cầu đã tăng đáng kể trong những năm gần đây. Điều này phần lớn là do chi phí nguyên vật liệu tăng và giá điện cao. Chi phí của các thành phần này là một yếu tố chính trong giá chung của EV.

Tổng chi phí sở hữu một chiếc xe điện khác nhau giữa các quốc gia, nhưng nhìn chung, nó có thể thấp hơn một chiếc xe động cơ đốt trong (ICE) tương đương, tùy thuộc vào kích thước pin và quãng đường đi được. Pin là một trong những bộ phận đắt nhất của xe, vì vậy điều quan trọng là phải cân nhắc điều đó khi chọn EV.

Hiện tại, chi phí trung bình của bộ pin là khoảng $227/kWh. Mức giá này rẻ hơn khoảng 80% so với năm 2010. Tuy nhiên, vẫn còn những chi phí liên quan đến việc phát triển cơ sở hạ tầng để hỗ trợ các loại pin này.

Điều này sẽ bao gồm việc xây dựng và lắp đặt các trạm sạc, cũng như nâng cấp mạng lưới tiện ích để phân phối điện sạc EV cho công chúng. Theo báo cáo của IRENA, các chi phí này dự kiến ​​sẽ lên tới khoảng 240 tỷ EUR vào năm 2030.

Ngoài ra, các nhà sản xuất pin đang nỗ lực phát triển một thế hệ pin EV mới có thể bền hơn và tồn tại lâu hơn so với các mẫu hiện tại của họ. Điều này sẽ cho phép nhiều xe điện được sản xuất và bán hơn trong tương lai.

So với các phương tiện thông thường, xe điện có tiềm năng có giá cả phải chăng hơn và một số quốc gia thậm chí còn cung cấp tín dụng thuế khi mua xe điện hoặc xe hybrid cắm điện. Đây là một động lực sẽ giúp đẩy nhanh việc áp dụng xe điện trên toàn thế giới.

Ngoài ra còn có một số ưu đãi dành cho các đội lắp đặt trạm sạc EV của riêng họ. Điều này có thể có lợi cho các công ty có đội xe điện lớn và số lượng ô tô đỗ đáng kể.

Ngoài ra, nhiều tiểu bang đang cung cấp tín dụng thuế cho việc lái xe điện thay vì xe chạy bằng xăng. Tín dụng này có sẵn trong một thời gian giới hạn và nó có thể được sử dụng để mua xe điện hoặc xe hybrid.

Ngoài việc giảm ô nhiễm không khí, xe năng lượng mới giảm thiểu chi phí đi lại và có chi phí bảo trì thấp. Điều này làm cho chúng trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các doanh nghiệp cũng như người tiêu dùng.