Để nói về các công nghệ pin dành cho xe ô tô điện hiện nay, thì có lẽ dòng pin Lithium ion là nổi bật và được ứng dụng rộng rãi nhất. Công nghệ sản xuất pin Lithium ion ra đời như một cuộc cách mạng hóa cho ngành công nghiệp, khi có thể khắc phục hầu hết các nhược điểm của dòng pin truyền thống trước đây.
Chúng được đánh giá cao về khả năng lưu trữ, có hiệu suất vượt trội, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt và đặc biệt thời gian nạp sạc được rút ngắn hơn đáng kể nhưng vẫn đảm bảo tính an toàn tuyệt đối
Lịch sử chế tạo pin Lithium
Pin Lithium ion hay còn được gọi là pin Li-ion, một công nghệ pin sạc khá phổ biến mà nhiều hãng xe lớn trên thế giới lựa chọn để phát triển các sản phẩm ô tô điện. Loại pin này có cấu tạo đơn giản với thành phần chủ yếu là chất điện phân (gồm LiPF6 và dung môi hữu cơ), dung dịch đóng vai trò như chất dẫn truyền ion Li giữa hai điện cực âm và dương trong quá trình sạc/xả.
Vào năm 1970, một nhà hóa học người Anh tên M. Stanley Whittingham, đã sử dụng vật liệu Titan sunfua kết hợp với kim loại Lithi để tạo ra điện cực, đây là bộ phận quan trọng của pin Lithium. Tuy nhiên, quá trình nghiên cứu và sản xuất loại pin này lại không thể ứng dụng vào thực tế, vì lý do chi phí chế tạo tốn kém.
Mặc khác, trong sản xuất pin Lithium các chất như titan disulfua khi tiếp xúc với không khí, phản ứng oxi hóa – khử giữa chúng đã sinh ra nhiều chất gây mùi khó chịu, điển hình là hidro sunfua (H2S).
Đến năm 1980, John Goodenough – Một giáo sư vật lý người Mỹ đã thử thay thế Titan sunfua thành hợp chất Lithium Coban Oxit. Khi đó, pin Lithium ion được tạo thành bằng cách để các ion Li di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác.
3 năm sau (1983), nhà khoa học Akira Yoshino của Nhật Bản đã chế tạo ra một pin nguyên mẫu, với cực dương không chứa ion Li mà các ion Li đã di chuyển từ cực âm qua. Pin này sử dụng lithium coban oxit và polyacetylene làm cực dương (cathode). Phát minh của giáo sư Yoshino về sau được coi là tiền thân của công nghệ chế tạo pin Lithium-ion (LIB) hiện tại.
Năm 1991, pin Lithium chính thức được công ty Sony Energytec cho ra mắt dưới 4 hình dạng là hình trụ lớn hoặc nhỏ, hình phẳng và hình lăng trụ. Sau đó, các sản phẩm nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường đến tận ngày nay. Nhờ sở hữu nhiều ưu điểm, loại pin này có dải ứng dụng rộng trong đa dạng các lĩnh vực như thiết bị điện tử, hệ thống lưu trữ điện UPS và đặc biệt trong ngành sản xuất xe điện.
Quy trình sản xuất pin Lithium như thế nào?
Pin Lithium có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, nhưng cấu tạo bên trong của chúng đều bao gồm 4 bộ phận chính là điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân và màng ngăn cách điện. Khi đó, việc sản xuất pin Lithium sẽ được tiến hành theo quy trình các bước như sau:
Bước 1: Chuẩn bị các điện cực
- Đầu tiên, các loại vật liệu như hoạt tính (AM), chất phụ gia dẫn điện và chất kết dính được đưa vào máy chuyên dụng để trộn đều, sau đó thu được hỗn hợp bùn đồng nhất với dung môi.
- Tiếp theo, hỗn hợp bùn này được cho chảy qua một khuôn rãnh, phủ đều trên cả hai mặt của bộ thu dòng điện. Đây là một thiết bị có cực dương là lá đồng và cực âm là lá nhôm, rồi được đưa đến dụng cụ làm khô để cho dung môi bị bay hơi nhanh chóng.
- Vì bản chất hỗn hợp bùn là cực dương gốc nước, nên khi bốc hơi trực tiếp ra môi trường bên ngoài chúng hoàn toàn vô hại. Đó là lý do công nghệ sản xuất pin Lithium được gọi là công nghệ năng lượng “xanh”, thân thiện với môi trường.
- Bước cuối cùng trong dây chuyền sản xuất các điện cực là đưa chúng đến lò chân không, nhằm loại bỏ toàn bộ lượng nước dư thừa. Độ ẩm của các điện cực sẽ được kiểm tra kỹ lưỡng sau khi làm khô để đảm bảo không xảy ra các phản ứng phụ, hạn chế tối đa tình trạng ăn mòn trong tế bào cũng như gia tăng tuổi thọ sử dụng của pin.
Bước 2: Lắp ráp tế bào
- Sau khi, các điện cực pin Lithium đã được chuẩn bị. Lúc này, nhà sản xuất sẽ sắp xếp và tiến hành cuộn chúng lại theo từng lớp với bộ phận phân tách được đặt giữa hai điện cực để tạo thành cấu trúc của tế bào.
- Các mẫu nhôm, mẫu đồng lần lượt được hàn lên dòng điện cực âm và cực dương bằng phương pháp hàn phổ biến là siêu âm hoặc điện trở.
- Về phần các ngăn xếp tế bào hiện không có tiêu chuẩn nhất quán nào, vậy nên tùy mỗi nhà sản xuất mà chúng có thể được chuyển đến những vỏ bọc có thiết kế khác nhau. Vỏ bọc sau đó được lấp đầy bởi chất điện phân (dạng lỏng) và cuối cùng là niêm phong lại. Như vậy, quá trình sản xuất tế bào cho pin Lithium ion được hoàn thành, giờ là đến bước quan trọng cuối cùng chính là kích hoạt điện hóa pin.
Bước 3: Kích hoạt điện hóa pin Lithium – Công Nghệ sản xuất pin Lithium.
Pin Lithium có ưu điểm là nạp sạc cực nhanh nhưng an toàn, tất cả là nhờ vào lớp giao điện phân rắn (SEI) ổn định, chúng có khả năng ngăn chặn sự tiêu thụ không thể đảo ngược của chất điện phân. Điều này, giúp bảo vệ cực dương của pin tránh được các hiện tượng quá điện gây cháy nổ trong quá trình điện nạp vào với tốc độ cao, đồng thời hạn chế việc hình thành các đuôi gai Li.
Tuy nhiên, pin Lithium ion có thể bị xuống cấp nhanh khi sạc pin các tế bào ở nguồn điện có mức điện áp thấp dưới 1,5V. Vì vậy, để đảm bảo bộ thu dòng điện đồng không bị ăn mòn và nâng cao tuổi thọ lâu dài hơn, quá trình sản xuất pin Lithium sẽ có một phiên nghỉ ngắn hạn để làm ướt chất điện phân.
Khi bước vào giai đoạn sạc/ xả pin Lithium, các thể bào ở tỷ lệ tương đối thấp, chỉ trong khoảng C/20. Sau đó, tốc độ được điều chỉnh tăng dần lên một cách từ từ để tạo ra lớp SEI (điện phân rắn) ổn định hoạt động trên bề mặt của cực dương.
Kết thúc chu kỳ sạc/xả, khí được tạo ra từ quá trình này sẽ cho thải ra ngoài để đảm bảo an toàn. Các tế bào thì được lưu trữ trên kệ lão hóa để làm ướt chất điện phân và đồng thời tạo sự ổn định cho lớp giao diện điện phân rắn (SEI).
Trước khi các tế bào được niêm phong, quá trình sản xuất pin Lithium Ion sẽ tiến hành từ bước khử khí. Thông thường, công đoạn này sẽ mất khoảng vài tuần để thực hiện, thời gian có thể chênh lệch tùy vào quy trình và nhiệt độ lão hóa giữa các đơn vị chế tạo khác nhau.
Tại Việt Nam, các nhà sản xuất cũng dựa trên quy trình 3 bước tiêu chuẩn như trên để tạo ra các loại pin Lithium cung cấp cho thị trường, đặc biệt là ngành công nghiệp xe ô tô điện.
Công nghệ sản xuất pin lithium – Pin lithium là gì?
-
Hãy lựa chọn cửa hàng ắc quy uy tín như Ắc quy Bảo Vân vì :
- Bảo Vân sẽ đảm bảo khả năng ắc quy khởi động mạnh mẽ.
- Tuổi thọ dài và khả năng chịu tải tốt, giúp bạn an tâm trong mọi hành trình.
- Bảo Vân luôn mang đến dịch vụ tư vấn, lắp đặt chuyên nghiệp, miễn phí tận nhà.
- Bảo hành lâu dài cũng là lợi thế lớn khi bạn chọn Ắc quy Bảo Vân.
- Liên hệ ngay : 0907619653 – 0912864824 để được tư vấn và lắp đặt miễn phí tận nhà, hỗ trợ thu bình cũ giá cao.
.
