Sự tiến bộ đối với ô tô hybrid và ô tô điện dường như là một bước tiến tự nhiên trong sự phát triển của công nghệ ô tô. Các nhà phân tích không sớm dự đoán giá dầu và xăng sẽ giảm, nên các nhà sản xuất ô tô đang chuyển hướng hiệu quả sang thiết bị số cao để tìm ra cách tốt nhất tiếp theo để cung cấp năng lượng cho xe. Nếu những mẫu xe ý tưởng gần đây được các nhà sản xuất ô tô lớn tiết lộ là công cụ dự đoán chính xác, thì pin Lithium-ion (Li-ion) có thể là viên đạn ma thuật đó.
Lấy ví dụ, Chevrolet Volt . Đây là mẫu xe ý tưởng plug-in hybrid của General Motors được thiết kế để chạy trong quãng đường dài 40 dặm (64,3 km) hoàn toàn bằng pin Li-ion. Sau đó, một động cơ khí nhỏ sẽ chạy thêm 600 dặm (965 km). Điều đó có nghĩa là nhiều người có thể hoàn thành lộ trình đi làm hàng ngày của họ mà không cần đốt một giọt xăng. Ngoài ra, công ty có kế hoạch bắt đầu sản xuất chúng hàng loạt vào năm 2010.
Và Chevrolet không đơn độc trong xu hướng Li-ion. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler và Saturn đều đã xem trước các mẫu xe ý tưởng năm 2008 có bộ pin Li-ion để lái xe xanh hơn [nguồn:Mahoney].
Tại sao điều này lại gây tranh cãi với pin Li-ion ngay từ đầu? Toyota Prius và hai mẫu xe hybrid mới được công ty ra mắt vào tháng 6 năm 2008 sử dụng pin niken-kim loại-hyđrua. Theo các tiêu chuẩn EPA gần đây nhất, Prius đạt tổng cộng 46 dặm / gallon - chưa kể đến việc nó đã được bán chạy như bánh mì nóng. [nguồn:fueleconomy.gov].
Nhưng về mặt năng lượng, pin Li-ion chỉ đơn giản là đóng gói một cú đấm mạnh mẽ hơn. Pin Li-ion lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong không gian nhỏ hơn so với các loại pin chì-axit và niken-kim loại-hyđrua truyền thống hơn. Lithium có mật độ năng lượng và thế điện hóa cao nhất trong tất cả các kim loại, đó là điều mang lại cho nó sức chịu đựng [nguồn:Buchmann]. Pin niken-kim loại-hyđrua trong các xe hybrid trên đường cũng nặng, hạn chế tiềm năng của chúng, trong khi pin Li-ion có thể tăng tốc độ mà không làm trọng xe. Do thuộc tính này, bạn có thể tìm thấy các phiên bản nhỏ hơn của chúng trong nhiều sản phẩm điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như máy tính xách tay, điện thoại di động và iPod.
Nhưng có một số khó khăn trên con đường để pin Li-ion trở thành xăng của ngày mai, đó là độ an toàn, chi phí và tuổi thọ. Chúng tôi sẽ kiểm tra các vấn đề an toàn trên trang tiếp theo.
Bạn còn nhớ khi máy tính xách tay bùng cháy vào năm 2006? Đó là pin lithium-ion.
Các vụ nổ ngẫu nhiên do quá nhiệt không phải là một vấn đề phổ biến, nhưng tuy nhiên, nhà sản xuất pin lithium-ion Sony, hãng sản xuất pin Li-ion thương mại hóa đầu tiên vào năm 1991, đã phải thu hồi hơn 6 triệu máy tính vì nó [nguồn:Lamb ].
Trong vài năm kể từ đó, pin Li-ion vẫn chưa hoàn toàn khôi phục danh tiếng về độ an toàn. Bây giờ bạn có thể hiểu tại sao việc đặt nó bên trong ô tô lại khiến một số người cảm thấy khó chịu.
Tại sao lại có cơ hội bùng nổ? Pin Li-ion hoạt động bằng cách ngăn cách các mặt tích cực và tiêu cực của nó bằng một lớp mỏng, được gọi là chất điện phân . Chất điện phân được đục lỗ để cho phép các ion liti đi qua từ bên này sang bên kia của buồng, do đó tạo ra dòng điện. Các mảnh kim loại nhỏ do quá trình sản xuất có thể bị mắc kẹt trong các lỗ đó, ngăn cản các ion chảy tự do. Sau đó, áp suất và nhiệt có thể tích tụ, gây ra vụ nổ. Ngoài ra, để các ion di chuyển quá nhanh cũng có thể dẫn đến quá nhiệt.
Vậy làm thế nào để Tesla Roadster chạy hoàn toàn bằng điện quản lý để đóng gói 6.831 pin Li-ion dưới mui xe của nó mà không có nguy cơ nổ lớn? Hệ thống lưu trữ năng lượng của Tesla được trang bị hệ thống làm mát, đảm bảo pin không bị quá nóng. Nó cũng điều chỉnh tốc độ của dòng ion để giữ cho chúng không bị sạc lại hoặc thoát quá nhanh.
Kể từ khi các công ty xe hơi và các nhà khoa học nhận ra tiềm năng rộng lớn của pin Li-ion, họ đã đổ thời gian và tiền bạc vào việc tìm cách giảm thiểu mọi nguy cơ về an toàn. Ví dụ: công nghệ nano , nghiên cứu về nguyên tử và cấu trúc nano, có thể ngăn chặn được những vụ nổ nguy hiểm đó. Các vật liệu nano mới, chẳng hạn như nanophosphat, không dễ bị thiếu hụt như than chì, chất điện phân Li-ion truyền thống [nguồn:Peter].
Và nói về thời gian và tiền bạc, trước khi pin Li-ion bước vào thế giới ô tô tiêu dùng, chúng cần phải rẻ hơn và bền hơn. Tìm hiểu lý do và cách làm trên trang tiếp theo.
Ô tô điện của YesteryearSự thúc đẩy ngày nay đối với ô tô điện giống như một sự hồi sinh hơn là một cuộc cách mạng. Trên thực tế, toa tàu điện đã có từ đầu những năm 1800, rất lâu trước khi có động cơ đốt trong. Trong thời đại của chúng ta, cả Toyota và General Motors đều ra mắt các mẫu ô tô điện vào cuối những năm 90 mà cuối cùng họ đã rút khỏi sản xuất.
GM EV-1:General Motors đã phát hành một số lượng nhỏ những chiếc sedan chạy điện này vào năm 1996, nhưng chỉ để cho thuê. Nó đã rút tất cả các mô hình vào năm 2003 sau khi chi một tỷ đô la được báo cáo để phát triển [nguồn:CBS News]. Tạp chí TIME cũng gọi nó là một trong "50 chiếc xe tồi tệ nhất mọi thời đại" vì phạm vi hạn chế và chi phí sản xuất cao [nguồn:TIME].
Toyota RAV4-EV:Phiên bản chạy điện của mẫu SUV RAV quen thuộc. Giống như EV-1, Toyota đã ngừng sản xuất mẫu xe này vào năm 2003. Theo công ty, họ đã đóng hộp chiếc xe này do doanh số bán hàng chậm chạp và tính thực tế của bộ pin tiêu hao năng lượng khiến chi phí thay thế cao hơn so với toàn bộ chiếc xe [nguồn:Toyota] .
Đọc thêm>
Tesla Roadster có thể đi tương đương 256 dặm / gallon. Chỉ cần cắm điện qua đêm và bạn có thể đi tới 250 dặm (402 km) mà không cần dừng lại ở trạm xăng. Nhưng có một điểm khó khăn - một mô hình năm 2009 được bán lẻ với giá hơn 100.000 đô la.
Một phần của cái giá quá đắt đó là kiểu dáng đẹp, kiểu dáng thể thao và các tiện nghi cũng như sức mạnh để đi từ 0 đến 60 dặm một giờ trong vòng chưa đầy bốn giây - một khả năng tăng tốc được xếp hạng trong số những chiếc xe thể thao chạy xăng hiệu suất tốt nhất. Nhưng sức mạnh đó không hề rẻ. Trên thực tế, pin Li-ion đắt hơn khoảng 4-5 lần so với pin niken-metal-hydride [nguồn:Popely]. Vì các gói hỗ trợ ô tô có thể có giá từ 10.000 đến 15.000 đô la mỗi gói, nên việc tìm kiếm một sản phẩm thay thế rẻ hơn sẽ là một trở ngại lớn đối với các công ty ô tô muốn tiếp thị chúng [nguồn:Popely].
Cũng có một vấn đề với tuổi thọ pin. Giống như pin AA mà bạn lắp vào điều khiển từ xa của TV, pin Li-ion cuối cùng cũng chết. Ngay cả khi bạn không sử dụng chúng, chúng sẽ bắt đầu xuống cấp ngay sau khi chúng được tạo ra. Bạn có thể nạp tiền cho chúng, nhưng chỉ trong một số lần giới hạn. Nó giống như cố gắng đổ đầy một bình nước có một lỗ nhỏ và ngày càng lớn hơn sau mỗi lần sử dụng.
Chúng tôi đo tuổi thọ của pin theo chu kỳ, hoặc số lần bạn có thể làm cạn pin, sạc đầy và sử dụng lại. Với pin Li-ion, bắt đầu từ pin được sạc đầy 100 phần trăm sẽ mang lại cho bạn tuổi thọ chu kỳ cá nhân dài hơn, nhưng sẽ giảm tổng số chu kỳ bạn nhận được từ nó. Vì lý do đó, Tesla Roadster không cho phép bạn sạc lại hơn 95% sức mạnh ban đầu hoặc để nó cạn kiệt xuống dưới 2% [nguồn:Eberhard và Straubel]. Ngoài ra, công ty dự kiến bộ pin có tuổi thọ 100.000 dặm hoặc 5 năm. Tại thời điểm đó, bạn sẽ phải thay pin.
Đối với vấn đề an toàn, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm một giải pháp thay thế Lithium lâu dài hơn. Và một lần nữa, công nghệ nano dường như đang dẫn đầu trong nhóm các giải pháp tiềm năng. Một công ty, Altair Nanotechnologies đã công bố vào năm 2006 rằng họ đã tìm ra một loại vật liệu mới có tuổi thọ cao hơn nhiều so với pin Li-ion và sạc lại nhanh hơn với cùng một mức giá, được gọi là lithium titanate [nguồn:Bullis]. Công ty xe hơi Phoenix Motorcars của Canada đang sử dụng pin lithium titanate trong dòng xe ô tô điện có phạm vi hoạt động hơn 100 dặm.
Toshiba cũng đã ra mắt pin Li-ion sạc nhanh ban đầu cho xe đạp và xe công trình mà hãng muốn thử nghiệm trên ô tô [nguồn:MSNBC]. Vào tháng 6 năm 2008, Toyota cũng công khai kế hoạch hợp tác với công ty sản xuất pin hybrid hiện tại của mình để phát triển pin Li-ion vào năm 2009 [nguồn:Kim].
Với rất nhiều năng lượng dành cho việc phát triển pin Li-ion, rất có thể chúng sẽ cung cấp năng lượng cho ô tô của chúng ta trong tương lai gần. Để biết thêm thông tin về các chuyến xe của ngày mai và các thông tin liên quan, hãy truy cập các liên kết trên trang tiếp theo.
SVOLT sẽ cung cấp pin EV cho PSA
BMW và Ford sẽ bắt đầu thử nghiệm pin thể rắn từ Solid Power
Ô tô không người lái có được kết nối không?
Nissan hiện sẽ chứng nhận cho các xe đã qua sử dụng khác