Pin EV có thể mong đợi gì vào năm 2024

Những ngày của pin thể rắn có thể không còn xa nữa. Các kỹ sư nên chú ý đến những phát triển và cải tiến về pin này trong năm tới. Ngày nay, ít công nghệ nào quan trọng và năng động như pin. Nhu cầu về pin đã tăng lên đáng kể và quá trình phát triển của chúng đang diễn ra với tốc độ nhanh đáng kinh ngạc. Nhu cầu này được thúc đẩy bởi nhu cầu cấp thiết về các giải pháp năng lượng xanh, đặc biệt là trong các lĩnh vực xe điện (EV) và tiện ích lưới điện. Vào năm 2024, quá trình phát triển đó sẽ diễn ra nhanh hơn nữa.

Công nghệ pin sẽ không chỉ được thúc đẩy bởi ngành kinh doanh xe điện

Tính đến thời điểm hiện tại và cho đến năm 2024, ngành công nghiệp xe điện (EV) là động lực chính thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của pin.

Mặt khác, hệ thống lưu trữ pin quy mô lưới điện là một tác nhân mới hơn đang bắt đầu có ảnh hưởng lớn đến công nghệ pin trong tương lai (BSS). BSS sẽ ngày càng tích hợp nhiều hơn với EV như ứng dụng hứa hẹn nhất cho pin tái sử dụng và là chất xúc tác cho sự phát triển của pin. Mặc dù có thể có sự cạnh tranh, pin lithium-ion vẫn sẽ tiếp tục thống trị thị trường.

Tính đến năm 2024, pin Lithium-ion (Li-ion) vẫn là công nghệ pin được sử dụng rộng rãi nhất. Các nhà nghiên cứu đã và đang nỗ lực phát triển công nghệ có giá cả phải chăng hơn và hoạt động tốt hơn. Tuy nhiên, tính khả dụng hạn chế của các vật liệu chính, chẳng hạn như lithium và coban, có nghĩa là áp lực phải phát triển các hóa chất pin thay thế đang gia tăng. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực vượt qua thách thức và sẽ tiếp tục làm như vậy vào năm 2024.

Pin Na-ion là một ví dụ điển hình về hóa học thay thế. Mặc dù pin natri-ion đã được tìm thấy vào những năm 1980, nhưng mãi đến gần đây, tiềm năng đầy đủ của chúng mới trở nên rõ ràng. Cấu trúc của chúng tương tự như pin lithium-ion, tuy nhiên thành phần hóa học chính là natri chứ không phải lithium. So với pin Li-ion, natri rẻ hơn nhiều, dễ kiếm và thân thiện với môi trường. Mặc dù vẫn còn một số vấn đề lớn với pin Na-ion, nhưng các công ty lớn trong ngành pin, như Northvolt của Thụy Điển và CATL của Trung Quốc, đã bày tỏ sự quan tâm đến công nghệ này, cho thấy rằng nó có thể sớm được ứng dụng thương mại rộng rãi.

Sẽ có nhiều xung đột hơn giữa cực âm NMC và LFP

Vào năm 2024, vẫn sẽ có hai công ty hóa học catốt lithium-ion lớn cạnh tranh để giành quyền thống trị. Trước đây, Trung Quốc đã thống trị thị trường pin lithium sắt phosphate (LFP), trong khi phương Tây trước đây vẫn ưa chuộng pin niken mangan coban (NMC). Trong khi catốt NMC vẫn được sử dụng trong hầu hết các loại xe điện được bán ở phương Tây hiện nay, LFP đang bắt đầu nổi lên như một đối thủ cạnh tranh nghiêm túc. Trong khi Ford và Volkswagen đã tuyên bố rằng họ đang cân nhắc việc tung ra các loại xe điện sử dụng pin LFP, thì Tesla đã sử dụng pin LFP ở một mức độ nào đó.

Dự đoán những phát triển đáng chú ý trong pin thể rắn

Phần lớn pin lithium-ion đang sử dụng hiện nay đều sử dụng chất điện phân lỏng, nhưng những tiến bộ mới đáng kể trong quá trình tìm kiếm pin thể rắn có thể được thực hiện vào năm 2024. Về nhiều mặt, việc chuyển từ chất điện phân lỏng sang chất điện phân gốm rắn sẽ là một sự thay đổi pha giúp tăng mật độ năng lượng của pin, thời gian sạc nhanh hơn và tăng cường độ an toàn.

Quantumscape, một tập đoàn có trụ sở tại California, là một trong những công ty đang cố gắng xác nhận khái niệm này. Một loại pin thể rắn với “kiến trúc không cực dương và bộ tách gốm rắn độc quyền” được cấp bằng sáng chế bởi Quantumscape, một công ty được thành lập vào năm 2010, được cho là có giá thành sản xuất phải chăng hơn, sạc nhanh hơn và bền hơn so với pin Li-ion truyền thống. Ngoài việc hợp tác với nhà sản xuất Đức Volkswagen, Quantumscape gần đây đã công bố rằng họ đang phát triển “một bằng chứng khái niệm quan trọng về xe” cho các ô thể rắn thương mại của mình với sự hợp tác của một khách hàng ra mắt ô tô không được tiết lộ. Mặc dù xe điện thể rắn có thể sẽ không có sẵn cho đến ít nhất là năm tới, nhưng các nhà sản xuất ô tô chắc chắn sẽ theo dõi công nghệ này vào năm 2024.

Việc tái chế pin sẽ trở nên sôi động hơn

Ngày càng có nhiều pin EV sắp hết hạn sử dụng khi thị trường EV phát triển. Do đó, sự tò mò về việc phải làm gì với từng loại pin ngày càng tăng. Vào năm 2024, việc tái chế pin sẽ là mối quan tâm lớn đối với các nhà sản xuất, học giả và nhà lập pháp.

Mối quan tâm về nguồn cung cấp vật liệu thiết yếu và tác động của pin đã qua sử dụng đến môi trường là những yếu tố thúc đẩy sự quan tâm ngày càng tăng đối với việc tái chế pin. Tái chế pin hết hạn sử dụng mang đến cơ hội tái sử dụng các vật liệu quan trọng như lithium trong khi giảm thiểu tác động đó. Nhưng tái chế pin là một nhiệm vụ khó khăn và các nhà khoa học liên tục cố gắng cải thiện tính an toàn và hiệu quả của quy trình này.

Tuy nhiên, ngành công nghiệp tái chế pin đang bắt đầu nóng lên. Nhiều doanh nghiệp đã thành lập các nhà máy tái chế pin trên toàn cầu, bao gồm cả Trung Quốc, Châu Âu, Hoa Kỳ và Canada. Mặc dù đã có tiến triển, nhưng hiện tại vẫn chưa có quy tắc, tiêu chuẩn hoặc khuyến nghị nào về việc tái chế pin. Một quy định mới về pin và pin thải có mục tiêu tái chế đã được Liên minh Châu Âu công bố gần đây. Dự đoán sẽ có sự gia tăng đáng kể về sự quan tâm trong việc tạo ra và chuẩn hóa quy trình tái chế vào năm 2024.

Pin là một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng năng lượng trong tương lai, bằng chứng là nhu cầu về các nguồn năng lượng xanh hơn, bền vững hơn. Các chính phủ, doanh nghiệp và học viện đang nỗ lực để thúc đẩy công nghệ quan trọng này đồng thời đảm bảo tính bền vững và an toàn của nó. Mọi dấu hiệu đều chỉ ra một năm mới tích cực, với các kỹ sư xứng đáng nhận được nhiều công lao nhất.