Pin AGM, NMC và LFP - 3 Công nghệ lưu trữ năng lượng qua từng thời kì.

Công nghệ Pin (hay còn gọi là ắc quy) đã trải qua nhiều thời kì, trong đó có 3 giai đoạn phát triển gần đây nhất bao gồm: công nghệ Pin AGM sau đó đến NMC và tương lai gần sẽ nở rộ các dòng sản phẩm Pin LFP.

Vậy các giai đoạn phát triển này có điều gì khác biệt về công nghệ trong lĩnh vực sản xuất bình ắc quy, Owleye sẽ mô tả qua nội dung sau đây…

NỘI DUNG CHÍNH

Đầu tiên, hãy xem sơ lược về các mẫu Ắc quy AGM

Ắc quy AGM là tên gọi của tắt của cụm từ Absorbent Glass Mat, đây là tên gọi của một công nghệ chế tạo và sản xuất bình Ắc quy cho ngành công nghiệp vận tải. Nếu như trước đây chúng ta thường sử dụng các loại bình Ắc quy với dung dịch axit có thể được thay thế thì kể từ khi các dòng Ắc quy AGM ra đời chúng ta không cần phải thực hiện điều đó nữa. Người sử dụng vẫn còn thường gọi các loại bình Ắc quy này là Ắc quy khô,nhưng thực tế thuật ngữ chuẩn phải là bình ắc quy kín khí.

AGM – Absorbent Glass Mat có nghĩa là thảm thủy tinh hấp thụ (một cách gọi khác là thảm thủy tinh thấm nước), và nó có nghĩa là vẫn sẽ có một lượng axit bên trong. Thiết kế thảm thấm nước này là điểm khác biệt chính giữa AGM và ắc quy axit chì ngập nước.

Về bản chất, ắc quy AGM vẫn là ắc quy axit chì (VRLA), nhưng khác về công nghệ thiết kế. Những loại pin này vẫn gặp phải nhiều vấn đề tương tự như pin chì ngập nước truyền thống nhưng mang lại một số lợi ích thiết thực hơn như: tuổi thọ cao hơn, không cần bảo trì trường xuyên, chu kì hoạt động dài hơn và an toàn hơn do không chịu ảnh hưởng của việc dung dịch axit có thể bị trào hay lọt ra ngoài gây hư hỏng các thiết bị khác.

Công nghệ đã thay đổi, đến lúc các loại pin NMC – Lithium ra đời

Pin NMC – Lithium Niken Mangan Cobalt Oxide là loại một loại pin sạc Lithium-ion sử dụng cực âm được làm từ Niken, Mangan và Cobalt. Pin Lithium được biết đến với mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài và công suất cao.

Ưu điểm của pin Lithium NMC

Pin NMC có những ưu điểm vượt trội so với các dòng Ắc quy axit chì trước đây, có thể kể đến như…

Mật độ năng lượng cao

Pin Lithium NMC có mật độ năng lượng cao, nghĩa là chúng có thể lưu trữ nhiều năng lượng trong một không gian nhỏ. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng đòi hỏi mật độ năng lượng cao, chẳng hạn như xe điện và thiết bị điện tử cầm tay.

Tuổi thọ dài hơn

Pin NMC Lithium có tuổi thọ dài, nghĩa là chúng có thể được sạc và xả nhiều lần mà không bị giảm dung lượng. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn tốt cho các ứng dụng đòi hỏi tuổi thọ dài, chẳng hạn như xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo.

Công suất cao

Pin NMC Lithium có thể cung cấp công suất cao, điều này khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần nhiều năng lượng trong một khoảng thời gian ngắn. Điều này khiến chúng trở thành sự lựa chọn tốt cho xe điện và xe thể thao, những nơi cần công suất cao để tăng tốc.

Tỷ lệ tự xả thấp

Pin NMC Lithium có tốc độ tự xả thấp, nghĩa là chúng có thể sạc được trong thời gian dài khi không sử dụng. Điều này làm cho chúng trở thành lựa chọn tốt cho nguồn điện dự phòng khẩn cấp và các ứng dụng khác cần nguồn điện đáng tin cậy.

An toàn hơn khi sử dụng

Pin NMC Lithium được biết đến với độ an toàn cao vì chúng ít bị thoát nhiệt và các vấn đề an toàn khác so với các loại pin hóa học Lithium-ion khác. Điều này khiến chúng trở thành lựa chọn tốt cho các ứng dụng yêu cầu tiêu chuẩn an toàn cao, chẳng hạn như thiết bị y tế và ứng dụng hàng không vũ trụ.

Ứng dụng của pin Lithium NMC

Với những ưu điểm vượt trội kể trên các dòng PIN NMC được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau…

Sản xuất xe điện.

Pin NMC Lithium thường được sử dụng trong xe điện do mật độ năng lượng cao, tuổi thọ dài và công suất cao. Chúng được sử dụng trong cả xe hybrid và xe điện hoàn toàn, nơi chúng cung cấp năng lượng cần thiết để tăng tốc và lái xe.

Thiết bị điện tử

Pin NMC Lithium thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay, như điện thoại thông minh, máy tính bảng và máy tính xách tay. Mật độ năng lượng cao và tốc độ tự phóng điện thấp khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng này.

Lưu trữ năng lượng tái tạo

Pin NMC Lithium được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo, như hệ thống năng lượng mặt trời và năng lượng gió . Chúng có thể lưu trữ năng lượng do các hệ thống này tạo ra để sử dụng sau này, cung cấp nguồn năng lượng đáng tin cậy ngay cả khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi.

Các thiết bị y tế

Pin NMC Lithium thường được sử dụng trong các thiết bị y tế, chẳng hạn như máy điều hòa nhịp tim và máy khử rung tim, do tiêu chuẩn an toàn và độ tin cậy cao.

Ứng dụng hàng không vũ trụ

Pin NMC Lithium được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, chẳng hạn như vệ tinh và tàu thăm dò không gian, do tiêu chuẩn an toàn cao và tuổi thọ dài.

Dụng cụ điện

Pin NMC Lithium cũng được sử dụng trong các dụng cụ điện, chẳng hạn như máy khoan và cưa, do chúng có công suất cao và tuổi thọ dài.

Công nghệ pin lithium-ion dựa trên khái niệm tích điện và phóng điện thông qua các phản ứng điện hóa xảy ra giữa một điện cực dương gồm các vật liệu có khả năng chèn/loại bỏ các ion lithium. Mặc dù có nhiều sự kết hợp đa dạng trong dòng pin lithium-ion, các điện cực âm thường dựa trên than chì (C) và hai hóa chất nổi bật so với sự cạnh tranh dành cho điện cực dương: Niken Mangan Cobalt (Lithium) và Lithium Iron Phosphate ( LFP).

Pin Lithium lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi để đáp ứng nhu cầu đột ngột về công nghệ lấy ví dụ như sự ra đời của Xe điện (EV) và Hệ thống lưu trữ năng lượng pin cố định (BESS).

Trên thực tế, mật độ năng lượng cao, khả năng cung cấp năng lượng cao và hiệu suất nhiệt độ thấp của tế bào Lithium thoạt nhìn khiến nó trở thành ứng cử viên hoàn hảo cho các ứng dụng như vậy. Tuy nhiên, số lượng pin được sản xuất theo cấp số nhân này đi kèm với sự chú ý ngày càng tăng về độ an toàn của pin. Trong những năm gần đây, các sự cố cháy và thoát nhiệt trong các hệ thống điện tử chạy bằng pin NMC thường xuyên được báo cáo ngày một nhiều.

Nhược điểm lớn nhất của PIN NMC là nếu bị đoản mạch thì rất dễ bốc cháy và rất khó dập tắt. Điển hình như nhiều vụ cháy PIN điện thoại khi người thợ sửa chữa vô ý để đoản mạch nguồn điện, PIN chiếc điện thoại bốc cháy một cách dữ dội, hoặc các vụ hỏa hoạn liên quan đến việc sạc xe đạp điện trên thế giới.

PIN LFP – Lithium Sắt Phosphate (LifePO4)

Xin lưu ý rằng cả loại pin NMC và LFP đều có thể gọi là pin Lithium – ion. Công nghệ Lithium Ferro Phosphate (còn gọi là LFP hay LiFePO4) xuất hiện từ năm 1996, đang dần thay thế các công nghệ pin khác bởi những ưu điểm kỹ thuật và mức độ an toàn rất cao.

So với các loại pin lithium NMC và pin axit chì khác, pin LiFePO4 có tuổi thọ cao hơn, cực kỳ an toàn, không cần bảo trì, hiệu quả sạc tốt hơn và khả năng xả được cải thiện. Chúng có thể không phải là giải pháp pin lithium ion rẻ nhất nhưng chúng là một khoản đầu tư thông minh cho thời gian, mục đích và tính an toàn khi sử dụng.

So với các dòng PIN NMC, Pin LFP khó cháy nổ hơn rất nhiều, kể cả trong môi trường nhiệt độ cao hay đoản mạch (chập điện). Chính vì vậy nó an toàn hơn rất nhiều so với các dòng Pin hay ắc quy khác vốn có trên thị trường.

Pin LiFePO4 là một loại công nghệ lithium ion mới sử dụng lithium iron phosphate làm vật liệu điện cực dương. Chúng đang trở thành một loại pin lithium ngày càng phổ biến vì những lý do sau:

Hiệu suất xả và sạc cao : Hiệu suất sạc và xả có thể đạt tới 90%, so với chỉ 80% của pin axit chì.
Hiệu suất an toàn cao : Cấu trúc ổn định không bị phân hủy, nóng lên hoặc sụp đổ như các vật liệu pin lithium ion khác.
Tuổi thọ pin dài : Có vòng đời trên 2.000 lần so với 300 lần đối với pin axit chì có tuổi thọ cao. Về mặt lý thuyết, nó có thể kéo dài từ 7 đến 8 năm.
Hoạt động tốt ở nhiệt độ : Pin LiFiPO4 hoạt động tốt ở nhiệt độ khắc nghiệt với phạm vi hoạt động từ -20C đến +75C. Đỉnh nóng có thể đạt tới 350°C-500°C
Pin dung lượng cao : So với pin axit chì và pin lithium-ion khác, pin LiFiPO4 có dung lượng lớn hơn rất nhiều từ 5AH đến 1000AH.
Hiệu ứng bộ nhớ bằng không : Pin LiFiPO4 không có hiệu ứng bộ nhớ, không giống như các loại pin sạc khác.
Nhẹ : Pin LiFePO4 nặng bằng 1/3 pin axit chì.
Pin thân thiện với môi trường : Thường được coi là không chứa kim loại nặng và hiếm, không gây ô nhiễm, không độc hại và tuân thủ các yêu cầu RoHS của Châu Âu.

Cũng chính bởi vậy, ngày nay các hãng xe điện đang chuyển dịch công nghệ nhanh chóng từ việc sử dụng các mẫu Pin AGM cho việc khởi động động cơ, tiếp theo đó là các dòng PIn Lithium NMC cho việc cung cấp năng lượng hoạt động sang Pin LFP. An toàn hơn, tuổi thọ cao hơn và bảo vệ môi trường.