Khác với các loại pin thông thường, cấu tạo pin ô tô điện phức tạp hơn và đòi hỏi công nghệ sản xuất tiên tiến. Vậy cụ thể pin ô tô điện bao gồm những bộ phận gì? Pin có cách thức hoạt động như thế nào? Hãy cùng Wuling EV Việt Nam tìm hiểu trong bài viết sau nhé!
>>>> TÌM HIỂU NGAY: Tìm hiểu về các loại pin xe ô tô điện phổ biến hiện nay
1. Cấu tạo pin xe ô tô điện bao gồm những gì?
Pin ô tô điện là trái tim của những chiếc xe xanh, cung cấp năng lượng để xe vận hành. Nhưng bạn đã bao giờ tò mò bên trong một viên pin này chứa đựng những gì chưa? Cấu tạo của pin ô tô điện phức tạp hơn bạn nghĩ rất nhiều. Cấu tạo pin xe ô tô điện gồm 4 bộ phận chính là:
- Lớp vỏ: Là lớp áo giáp bảo vệ pin khỏi những tác động từ bên ngoài như va chạm, nước, bụi bẩn...
- Tế bào pin và mô đun: Đây là nơi tích trữ và cung cấp năng lượng.
- Hệ thống làm mát pin: Bộ phận này có chức năng duy trì nhiệt độ tối ưu cho pin.
- Hệ thống quản lý pin: Là một hệ thống giám sát an ninh, luôn theo dõi và cảnh báo khi có bất kỳ sự cố nào xảy ra với pin.
>>>> TÌM HIỂU THÊM: Pin LFP là gì? Ưu nhược điểm của pin LFP cho ô tô điện
1.1 Lớp vỏ pin ô tô điện
Vỏ pin xe điện không chỉ đơn thuần là một lớp bảo vệ mà được cấu tạo từ nhiều lớp phức tạp, bao gồm vỏ ngoài, vỏ chống va đập, khay pin, khung pin và lớp bảo vệ bên dưới pin. Các lớp này cùng nhau tạo thành một hệ thống bảo vệ vững chắc cho pin. Vật liệu chủ yếu để chế tạo vỏ pin thường là nhôm và thép. Các chất liệu này không chỉ đảm bảo độ bền mà còn giúp kết nối các tế bào pin lại với nhau thành một khối thống nhất, tạo nên một nguồn năng lượng ổn định cho xe.
Lớp vỏ ngoài bảo vệ pin khỏi các tác động cơ học từ bên ngoài và là lớp chống va đập
1.2 Tế bào pin và mô đun pin xe điện
Pin xe điện được cấu tạo từ hàng ngàn tế bào pin nhỏ nhưng được kết nối với nhau thành các mô đun lớn hơn. Mỗi mô đun này lại được ghép lại để tạo thành bộ pin cung cấp năng lượng cho xe. Để bảo vệ các tế bào pin khỏi hư hỏng, chúng thường được bọc trong vỏ nhôm hoặc thép.
Có ba loại tế bào pin phổ biến hiện nay, mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng. Cụ thể như sau:
- Tế bào pin hình trụ: Đây là loại phổ biến nhất nhờ cấu trúc đơn giản, chi phí sản xuất thấp và khả năng chịu va đập tốt. Tuy nhiên, công suất đầu ra của loại pin này thường bị hạn chế.
- Tế bào pin dạng túi: Với thiết kế mỏng và linh hoạt, tế bào pin dạng túi giúp tối ưu hóa không gian bên trong pin. Tuy nhiên, lớp vỏ mềm khiến chúng dễ bị tổn thương nếu không được bảo vệ kỹ lưỡng.
- Tế bào pin hình lăng trụ: Loại pin này có kích thước lớn hơn, giúp lưu trữ nhiều năng lượng hơn và cung cấp công suất cao hơn. Đồng thời, chúng cũng có khả năng quản lý nhiệt tốt hơn.
Pin ô tô điện được cấu tạo từ hàng ngàn tế bào pin nhỏ
1.3 Hệ thống làm mát pin
Để đảm bảo pin xe điện hoạt động ổn định và an toàn, các nhà sản xuất đã trang bị hệ thống làm mát chuyên biệt. Hiện nay, có hai phương pháp làm mát pin phổ biến là làm mát bằng không khí và làm mát bằng chất lỏng. Trong đó, phương pháp làm mát bằng chất lỏng được đánh giá cao hơn nhờ hiệu quả tản nhiệt vượt trội.
Hệ thống làm mát bằng chất lỏng hoạt động dựa trên nguyên tắc lưu thông chất lỏng (như nước, chất làm lạnh hoặc ethylene glycol) qua các ống dẫn và tấm tản nhiệt tiếp xúc trực tiếp với các tế bào pin. Chất lỏng này sẽ hấp thụ nhiệt từ pin và truyền ra bộ tản nhiệt để giải phóng ra môi trường. Nhờ đó, nhiệt độ bên trong pin luôn được duy trì ở mức ổn định, đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất của pin.
Hệ thống làm mát bằng chất lỏng không chỉ giúp duy trì nhiệt độ ổn định mà còn kéo dài tuổi thọ của pin
1.4 Hệ thống kiểm soát pin
Hệ thống quản lý pin (BMS) đóng vai trò như "bộ não" của pin xe điện, liên tục theo dõi và điều khiển mọi hoạt động của pin. Nhờ các cảm biến được tích hợp trong mỗi mô-đun pin, BMS có thể giám sát chính xác lượng năng lượng mà từng tế bào pin cung cấp cũng như nhiệt độ của toàn bộ bộ pin.
BMS giúp tối ưu hóa hiệu suất của pin, đảm bảo an toàn cho người sử dụng
Khi pin có dấu hiệu quá nhiệt, BMS sẽ kích hoạt hệ thống làm mát để đưa nhiệt độ về mức tối ưu. Ngược lại, trong điều kiện thời tiết lạnh, BMS sẽ điều khiển việc làm nóng pin bằng cách tận dụng năng lượng từ lưới điện hoặc từ chính pin. Nhờ vậy, pin luôn hoạt động ở hiệu suất cao nhất và kéo dài tuổi thọ.
>>>> ĐỌC NGAY: Tuổi thọ pin ô tô điện sử dụng bao lâu và những điều cần biết
2. Cách thức hoạt động của pin ô tô điện
Pin Lithium-ion là loại pin phổ biến nhất được sử dụng trong xe điện hiện nay. Cấu tạo pin ô tô điện bao gồm cực dương và cực âm, được ngăn cách bởi một màng phân cách. Cực dương thường làm từ hỗn hợp lithium, niken, coban và mangan, mang điện tích dương. Trong khi đó, cực âm làm từ than chì và mang điện tích âm. Sau đây là chi tiết cách thức hoạt động của loại pin này:
- Quy trình xả: Quá trình xả xảy ra khi pin cung cấp năng lượng cho xe, tạo ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm. Trong quá trình này, các ion lithium di chuyển từ cực âm sang cực dương qua màng ngăn, đồng thời các electron di chuyển theo chiều ngược lại trong mạch ngoài.
- Quy trình sạc: Quá trình sạc pin là quá trình đảo ngược hoàn toàn so với quá trình xả. Khi pin được kết nối với nguồn điện, các electron từ nguồn điện sẽ di chuyển vào pin, đi từ cực dương sang cực âm. Đồng thời, bên trong pin, các ion lithium cũng di chuyển ngược lại, từ cực âm về cực dương, giúp tăng lượng điện tích tích trữ trong pin.
Bộ pin là trái tim của xe điện, giúp xe vận hành trơn tru và bền bỉ
3. Các loại pin ô tô điện phổ biến hiện nay
Pin là trái tim của xe điện, cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động của xe. Việc lựa chọn loại pin phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, tuổi thọ và chi phí của xe. Do đó, bạn hãy cùng Wuling EV Việt Nam tìm hiểu về các loại pin phổ biến nhất hiện nay để có cái nhìn toàn diện hơn về công nghệ xe điện thông qua nội dung sau:
3.1 Pin Lithium-ion (Li-ion)
Với dung lượng lớn, trọng lượng nhẹ và tuổi thọ bền bỉ, pin Lithium-ion giúp ô tô điện hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không cần sạc pin thường xuyên. Nhờ khả năng giữ năng lượng tốt, pin Lithium-ion đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho các dòng xe ô tô điện, điện thoại thông minh và máy tính xách tay.
Lithium-ion là một loại pin có khả năng lưu trữ năng lượng lớn và tốc độ tự xả thấp
3.2 Pin LFP (Lithium Iron Phosphate)
Bên cạnh pin Lithium-ion, pin LFP cũng đang được các nhà sản xuất ô tô điện ưa chuộng và ứng dụng rộng rãi. Với giá thành phải chăng, độ an toàn cao, pin LFP ngày càng khẳng định vị thế của mình. Đặc biệt, khối lượng nhẹ và khả năng tương thích với nhiều loại sạc nhanh giúp pin LFP trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các dòng xe điện hiện đại.
Pin LFP không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn tăng cường độ bền bỉ cho xe điện
3.3 Pin hydride nickel-kim loại (NiMH)
Pin nickel-hydride kim loại (NiMH) là một phiên bản cải tiến của pin nickel-cadmi (NiCd). Thay vì sử dụng cadmium – một kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường, pin NiMH sử dụng hỗn hợp hấp thụ hydrua cho cực âm, giúp tăng gấp đôi hoặc gấp ba khả năng lưu trữ năng lượng so với người tiền nhiệm. Tuy nhiên, với tốc độ tự xả cao hơn và hiệu suất sạc thấp hơn so với pin lithium-ion, pin NiMH hiện nay chủ yếu được ứng dụng trong các phương tiện giao thông như xe hybrid, tàu điện sàn thấp và một số thiết bị điện tử khác.
Pin nickel-hydride kim loại (NiMH) là một phiên bản cải tiến của pin nickel-cadmi (NiCd)
3.4 Pin Axit-chì
Ra đời từ năm 1859, pin axit-chì đã từng là lựa chọn phổ biến nhờ giá thành rẻ. Loại pin này đã đồng hành cùng nhiều thiết bị trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của công nghệ pin, đặc biệt là sự trỗi dậy của pin Lithium-ion, pin axit-chì đang dần trở nên lỗi thời. Những hạn chế về trọng lượng, dung lượng và hiệu suất khiến pin axit-chì không còn đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của các thiết bị điện tử hiện đại.
Ưu điểm nổi bật của axit-chì là giá thành rẻ và dễ sản xuất
4. Công nghệ pin xe điện sẽ như thế nào trong tương lai?
Công nghệ pin đang liên tục tiến bộ mỗi ngày. Mặc dù hiện nay hầu hết các xe ô tô điện sử dụng pin lithium-ion nhưng trong tương lai, nhiều mẫu xe điện sẽ sử dụng các loại pin có thành phần hóa học khác. Ví dụ, pin trạng thái rắn sử dụng điện cực rắn là một lựa chọn đầy hứa hẹn mà nhiều nhà sản xuất đang đầu tư. Thực tế, tại một sự kiện diễn ra gần đây tại trung tâm nghiên cứu ở Shizuoka, Toyota đã công bố kế hoạch táo bạo về việc ra mắt xe điện chạy hoàn toàn bằng pin thể rắn vào đầu năm 2027. Công nghệ đột phá này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa ngành công nghiệp ô tô, mang đến những chiếc xe điện có phạm vi hoạt động gấp đôi so với hiện tại chỉ sau một lần sạc.
Với những tiến bộ không ngừng của công nghệ, pin xe điện sẽ ngày càng trở nên nhỏ gọn, nhẹ hơn, hiệu quả hơn và an toàn hơn
Pin trạng thái rắn được kỳ vọng sẽ có mật độ năng lượng cao hơn. Điều này sẽ cho phép xe điện đi được quãng đường xa hơn so với pin lithium-ion cùng loại. Tuy nhiên, công nghệ đột phá này vẫn còn một số thách thức, khi các kỹ sư đang nỗ lực giảm chi phí vật liệu sản xuất pin trạng thái rắn. Đồng thời, tuổi thọ của các tế bào pin này cần được cải thiện đáng kể để đáp ứng hàng nghìn chu kỳ sạc đầy của xe điện lai, plug-in hybrid hoặc thuần điện.
Dù vậy, tương lai của xe điện vẫn đầy triển vọng. Chúng ta có thể kỳ vọng những công nghệ mới sẽ nâng cao hiệu suất và phạm vi hoạt động của xe điện, đồng thời giá thành của pin lithium-ion sẽ giảm đáng kể trong những năm tới.
Cấu tạo pin ô tô điện với hệ thống phức tạp gồm nhiều tế bào pin, hệ thống quản lý pin và các lớp bảo vệ, là yếu tố cốt lõi quyết định hiệu suất và tuổi thọ của xe điện. Việc hiểu rõ về cấu tạo này giúp chúng ta đánh giá được chất lượng của một chiếc xe điện và đưa ra lựa chọn phù hợp. Bên cạnh đó, bạn có thể liên hệ Wuling EV Việt Nam để được tư vấn lựa chọn xe điện có pin chất lượng nhé!
>>>> XEM NGAY: Công nghệ sản xuất pin Lithium như thế nào?
