Nghiên cứu mới: Pin EV bền hơn so với mốc 10 năm

Nhiều mối quan tâm và thách thức xung quanh EV đều liên quan đến pin: chi phí sản xuất pin đắt đỏ như thế nào, tác động môi trường của việc khai thác các nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất pin, pin giữ điện tốt như thế nào và quan trọng là pin bị suy giảm bao nhiêu theo thời gian.

Những thắc mắc đó dường như đã được giải đáp một phần trong một công bố trên tạp chí Nature mới đây bởi các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia SLAC của Đại học Stanford.

Báo cáo có tựa đề “Chu kỳ động làm tăng tuổi thọ pin” đưa ra kết luận khiến ngay cả các tác giả cũng ngạc nhiên: Trái ngược với niềm tin phổ biến, cách pin xả điện trong điều kiện lái xe thực tế thực sự có thể cải thiện tuổi thọ của pin EV lithium-ion tới 38%.

Alexis Geslin, đồng tác giả chính của bài báo từ Đại học Stanford, cho biết: “Chúng tôi đã làm thí nghiệm tuần hoàn pin theo cách lái xe EV thực tế và cố gắng so sánh với cách pin được tuần hoàn thường xuyên tức là sạc và xả theo cách truyền thống trong phòng thí nghiệm. Thông thường trong phòng thí nghiệm, chúng được sạc và xả bằng dòng điện không đổi, chỉ vì cách này dễ thực hiện. Nhưng trong thực tế, bạn không lái xe với tốc độ không đổi”.

Ông tiết lộ rằng những phát hiện này có ý nghĩa đối với cách các nhà nghiên cứu tiến hành thí nghiệm trên các cell pin và đối với cách thiết kế hệ thống quản lý pin. Và đây là tin tốt cho những người mua xe EV vì nó cho thấy pin của xe họ có thể hoạt động lâu hơn dự kiến.

Geslin nói: “Thay vì phải thay pin sau mỗi 10 năm, bạn có thể giữ pin trong 15 năm”.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế bốn loại hồ sơ xả điện EV, từ xả liên tục tiêu chuẩn đến xả động dựa trên dữ liệu lái xe thực tế. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm 92 loại pin lithium-ion thương mại trong hơn hai năm trên các hồ sơ xả điện. Cuối cùng, hồ sơ phản ánh hành vi lái xe thực tế càng thực tế thì tuổi thọ của EV càng cao.

Nghiên cứu phát hiện ra rằng có một số yếu tố góp phần vào tuổi thọ ngoài mong đợi. Một thuật toán học máy được đào tạo trên tất cả dữ liệu mà nhóm thu thập được đã giúp phân tích tác động của hồ sơ xả động đối với sự xuống cấp của pin.

Ví dụ, nghiên cứu đã chỉ ra mối tương quan giữa việc tăng tốc đột ngột, ngắn của EV và sự xuống cấp chậm hơn. Điều này trái ngược với giả định lâu nay của các nhà nghiên cứu pin, bao gồm cả nhóm nghiên cứu này ban đầu cho rằng các đỉnh tăng tốc không tốt cho pin EV. Alexis Geslin giải thích rằng việc nhấn mạnh bàn đạp bằng chân không làm tăng tốc độ lão hóa của pin. Thực tế nếu có, nó sẽ làm chậm quá trình này lại.

Trong báo cáo, các tác giả giải thích hiệu suất của pin lithium-ion phụ thuộc vào cách sử dụng pin. Họ viết: "Hiểu được cách suy hao xảy ra trong các trường hợp sử dụng thực tế là điều cần thiết để đẩy nhanh quá trình thiết kế vật liệu và cải thiện hệ thống quản lý pin".

Các nhà nghiên cứu kết luận: "Công trình này minh họa tầm quan trọng của việc thử nghiệm pin trong điều kiện sử dụng thực tế và thách thức quy ước xả dòng điện không đổi được áp dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm. Việc đánh giá pin với hồ sơ chu kỳ thực tế là cần thiết để hiểu đúng cơ chế lão hóa ở cấp độ hóa học, vật liệu và tế bào”.

Geslin cho biết mặc dù những phát hiện này có thể không ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí sản xuất pin, nhưng chúng cho thấy pin EV có thể tồn tại lâu hơn so với suy nghĩ trước đây.

Những phát hiện mới còn có thể giúp xoa dịu mối lo ngại về cách suy thoái pin ảnh hưởng đến giá trị bán lại của EV. Reuters gần đây đã đưa tin rằng có những nỗ lực ngày càng tăng trong lĩnh vực pin EV để xác thực hiệu suất và tình trạng pin trong EV đã qua sử dụng, giá cả cũng ảnh hưởng đến thị trường xe mới.

Sự suy hao của pin là mối quan tâm chung của những người mua EV tiềm năng. Nhưng có thể nhận thức ngày càng tăng rằng pin EV vẫn giữ được khá tốt.

Mặc dù giá pin đã giảm mạnh khoảng 90% trong 15 năm qua, nhưng pin vẫn chiếm gần một phần ba giá của một chiếc EV mới. Vì vậy, những người đi làm bằng EV hiện tại và tương lai có thể vui mừng khi biết rằng họ sẽ còn đi được nhiều dặm nữa.

Liz Najman, giám đốc thị trường của công ty khởi nghiệp EV Recurrent, nói với tờ CleanTechnica rằng: “chúng tôi có rất nhiều bằng chứng khoa học tốt giải thích cách pin lão hóa và những gì đẩy nhanh quá trình suy thoái của chúng. Dữ liệu đó đến từ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm trên các cell pin, vì vậy cách nó chuyển thành bộ pin EV vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải. Nhưng từ mọi thứ chúng tôi đang thấy, bộ pin EV dường như giữ được tốt hơn nhiều so với các cell thử nghiệm này”.

Nghiên cứu của Stanford-SLAC cũng cho thấy việc người tiêu dùng lái xe điện dừng và đi trong thế giới thực có lợi cho pin hơn so với việc sử dụng ổn định được mô phỏng trong hầu hết các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm về thiết kế pin mới.