Pin xe điện hoạt động thế nào?

Về nguyên lý khối pin trong xe điện sẽ dẫn năng lượng đến bộ điều khiển chạy động cơ điện hoặc các động cơ của ô tô. Còn cấu tạo của pin nó là về thiết bị lưu trữ năng lượng và chuyển đổi nó thành điện năng khi cần.

Bên trong, pin được tạo thành từ khối pin điện hóa và mỗi khối được chia tiếp thành 2 phần gọi là điện cực. Một trong là điện cực âm và nó chứa các hạt hạ nguyên tử tích điện âm gọi là electron, còn lại là điện cực dương, không chứa electron nào cả.

Khi các điện cực âm và dương được nối với nhau, các điện cực âm sẽ chảy về phía dương và dòng chảy này được gọi là điện.

Năng lượng thu được sẽ được sử dụng để chạy động cơ điện trong xe điện của bạn. Khi các electron tiếp tục di chuyển, cuối cùng chúng sẽ chậm lại và điện áp do pin tạo ra giảm xuống. Khi dòng điện giảm đến mức có nhiều electron dương ở phía dương cũng như ở phía âm, pin không còn tạo ra dòng điện nữa.

Vậy nên pin xe điện được thiết kế có thể sạc lại và bằng cách cắm vào ô tô của bạn, năng lượng điện được sử dụng để đảo ngược nửa âm và dương của tế bào, do đó khởi động lại quá trình tích trữ năng lượng của pin.

Hiện tại có ba loại pin khác nhau được sử dụng trong ô tô điện, gồm: pin Axit chì, pin Niken metal hydride (NiMH) và pin lithium-ion.

1. Pin Axit chì

Đây là công nghệ pin lâu đời nhất và phần lớn không còn tồn tại. Chúng khá giống với ắc quy ô tô thông thường và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe chở hàng và xe golf. Một số dòng xe điện đời đầu cũng sử dụng loại pin này, như General Motors EV1 sử dụng pin axit chì 16,5-18,7 kWh cho phạm vi hoạt động 88,5 km.

Là một công nghệ sơ khai, pin này không hoàn hảo vì chúng nặng, năng lượng thấp, hoạt động kém trong điều kiện thời tiết lạnh và phải thay thế vài năm một lần. Vì vậy, đây chắc chắn không phải một loại pin lý tưởng.

2. Pin Niken metal hydride

Pin Niken metal hydride (NiMH) được sử dụng trong nhiều loại xe hybrid và xe điện phổ thông đời đầu như Nissan Leaf. Ưu điểm lớn của pin NiMH so với pin axit chì là tuổi thọ dài và năng lượng riêng cao hơn đáng kể, nghĩa là pin có trọng lượng tương đương có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn và nếu được chăm sóc và sạc đúng cách, loại pin này có thể tồn tại lâu hơn pin axit chì.

Tuy nhiên, pin NiMH cũng hoạt động không tốt trong điều kiện khí hậu lạnh giá. Giá thành của chúng cũng khá cao và loại pin này xả năng lượng rất nhanh khi không sử dụng. Nhìn chung, pin này không thực sự hiệu quả và phải được chăm sóc rất cẩn thận mới có thể tránh hư hỏng lâu dài.

3. Pin Lithium-ion

Tiêu chuẩn vàng hiện nay trong công nghệ pin là Lithium-ion. Công nghệ này được bắt đầu phát triển cho máy tính xách tay và điện thoại di động. Chúng thường có tuổi thọ dài và mật độ năng lượng cao. 

Pin Li-ion ban đầu rất nhạy cảm với nhiệt độ và có nguy cơ xảy ra cháy nổ nếu được sạc không đúng cách. Tuy nhiên, những loại pin này đã được phát triển tương đối kỹ lưỡng với các chất hóa học mới làm cho chúng ổn định hơn, nhiều năng lượng hơn và dễ sạc lại hơn. Vì pin Li-ion nhạy cảm với nhiệt nên chúng cần được làm nóng trước đến phạm vi hoạt động chính xác để duy trì sạc và duy trì tuổi thọ pin một cách hiệu quả. Đó là lý do tại sao chức năng làm nóng trước được đưa vào nhiều dòng xe điện. 

Mỗi loại pin đều có những ưu và nhược điểm nhất định. Lithium-ion phù hợp với các xe giá rẻ và có tuổi thọ lâu hơn, phạm vi hoạt động ngắn hơn, hiệu suất sạc nhanh và phạm vi hoạt động lớn hơn.

Các chuyên gia đều nhận định trong một vài năm tới pin cho xe điện sẽ được cải tiến đáng kể nâng cao hiệu suất và tuổi thọ hơn. Quan trọng hiện tại các nhà sản xuất pin và các nhà sản xuất ô tô đều đã trang bị các biện pháp đảm bảo an toàn, bền bỉ và duy trì tuổi thọ tốt cho pin.