Pin LFP là gì? Ưu nhược điểm của pin LFP

Pin LFP là dòng Pin Lithium sắt phốt phát, được sử dụng phổ biến hiện nay trên các dòng ô tô cũng như xe máy điện. Vậy Lin LFP là gì? Cấu tạo ra sao? Ưu nhược điểm là gì? So sánh pin LFP và NMC/NCA.

Pin LFP là gì?

Pin LFP (viết tắt của Lithium Ferrous Phosphate -LiFePO4) là dòng Pin - Lithium sắt phốt phát có cấu tạo gồm Lithium, Sắt và Phosphate trong đó Phosphate làm cực âm. Đây là loại pin có dòng xả ổn định ngay cả khi dung lượng pin dưới 50%, giúp xe không bị giảm tốc độ dù trong tình trạng yếu năng lượng.

Pin LFP là gì?

Bên cạnh pin Lithium Sắt Phosphate (LFP), những loại Pin Lithium-ion khác đang được sử dụng phổ biến hiện nay còn có pin (nhiều) niken là NMC (Niken Mangan Coban)/NCA (Niken Coban Nhôm). Dòng pin này chủ yếu được sử dụng tại các nước Phương Tây.

Ưu nhược điểm của pin LFP so với Ắc quy chì

So với pin Lithium và ắc quy axit chì truyền thống, pin LFP có nhiều ưu điểm vượt trội.

- Pin LFP có khả năng giữ điện cao, tuổi thọ lên tới 2.000-3.000 lần sạc/xả vẫn còn dung lượng tới 70% (đối với ắc quy axit chì là 300 - 400 lần).

- Khi không sử dụng, tỷ lệ hao hụt của ắc quy chì là khoảng 30%. Đối với pin LFP, mức độ hao hụt như sau: <1.5%/ngày tự hao hụt sau 1 ngày (trong điều kiện sử dụng thông thường, bật công tắc BMS); <4%/tháng tự hao hụt sau 1 tháng (trong điều kiện không sử dụng, tắt công tắc BMS).

So sánh Pin LFP và Pin NMC/NCA

Cùng là Pin Lithium-ion nhưng LFP được sử dụng phổ biến tại Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam trong khi NMC/NCA lại được Châu Âu và Mỹ sử dụng phổ biến. Vậy đâu là sự khác biệt?

Mật độ năng lượng NMC/NCA cao hơn

Theo các đo đạc hiện tại, mật độ năng lượng của pin lithium NMC đơn tế bào thương mại là khoảng 230 ~ 250Wh / kg và pin NCA của khoảng 322Wh / kg; trong khi mật độ năng lượng của pin LFP dao động trong khoảng 130 ~ 160Wh / kg vào năm 2020, một số có thể đạt gần 190Wh / kg.

Như vậy, mật độ năng lượng của NMC/NCA cao hơn khoảng gấp đôi Pin LFP. Tức là với cùng khối lượng, cục pin LFP chỉ di chuyển được quãng đường chỉ bằng khoảng một nửa so với pin NMC, NCA.

Tuy nhiên, hạn chế này của Pin LFP đã được Zeekr, một thương hiệu xe cao cấp thuộc Geely Holding khắc phục bằng cách đưa ra một loại pin, gọi là Pin Goden Battery - Pin Vàng vào tháng 11-2023. Theo đó hãng đã cải tiến pin LFP bằng cách sử dụng vật liệu mới và "tối giản cấu trúc thiết kế", khiến cho dung lượng khả dụng đạt 83,7%, tức là gọn nhẹ và có mật độ năng lượng cao hơn.

Pin Golden Battery - Pin vàng của Zeekr

Để so sánh, pin Qilin do CATL cung cấp, là loại NMC nhưng dung lượng khả dụng chỉ đạt 72%. Với khả năng tiếp nhận dòng điện lên tới 500kW, loại pin vàng này của Zeekr có thể nạp từ 10% đến 80% trong 15 phút, đủ để đi 500-610 km (hãng công bố là 610km).

Pin NMC/NCA chịu được nhiệt độ thấp, Pin LFP chịu được nhiệt độ cao.

Pin lithium iron phosphate (LFP) có hiệu suất tốt hơn nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao, trong khi NCA / NMC tốt hơn cho khả năng chịu nhiệt độ thấp. Hãy để Giaxeotovn cho một ví dụ. Ở nhiệt độ -20 ℃, pin NMC lithium có thể giải phóng 70,14% dung lượng; trong khi pin lithium iron phosphate (LFP) chỉ có thể giải phóng 54,94%. Bình nguyên điện áp xả của pin NMC lithium cao hơn nhiều và nó bắt đầu sớm hơn so với pin LFP ở nhiệt độ thấp. Do đó, pin NMC là lựa chọn tốt hơn cho các ứng dụng ở nhiệt độ thấp.

Tuổi thọ pin LFP cao hơn.

Dẫu mật độ năng lượng thấp hơn nhưng Pin LFP lại đang được các hãng xe chú trọng. Đơn giản là nó có nhiều ưu điểm không thể bỏ qua.

Tuổi thọ lý thuyết của pin NMC lithium là 2000 chu kỳ sạc, nhưng dung lượng của nó giảm nhanh chóng để giữ lại 60% khi nó chạy 1000 chu kỳ; ngay cả pin Tesla NCA nổi tiếng nhất cũng chỉ có thể duy trì 70% dung lượng sau 3000 chu kỳ, trong khi pin lithium iron phosphate (LFP) sẽ còn 80% sau 3000 chu kỳ sạc.

Pin LFP an toàn hơn

Một yếu tố vô cùng quan trọng, lý do chọn pin LFP cho xe là mối quan tâm thiết yếu về an toàn. Đã có nhiều vụ hỏa hoạn xảy ra với xe Tesla từ người tiêu dùng kể từ khi Tesla Model S được đưa ra thị trường, mặc dù lý do trực tiếp gây cháy có thể khác nhau. Một lý do là bộ pin của Tesla bao gồm hơn 7.000 đơn vị pin lithium Panasonic / Tesla NCA. Nếu những bộ phận này hoặc toàn bộ bộ pin bị đoản mạch bên trong, chúng có thể tạo ra ngọn lửa bùng phát, thậm chí cháy lớn, đặc biệt là trong tai nạn xe hơi; rất may là nó đang được cải thiện. Trong khi vật liệu LFP sẽ ít có khả năng bị cháy do đoản mạch và khả năng chịu nhiệt độ cao của nó tốt hơn nhiều so với pin lithium NCA / NMC.

Pin LFP không phụ thuộc vào các kim loại hiếm như Coban, Niken, Mangan

Các kim loại quý Coban, Niken, Mangan vốn rất quý và hiếm, là thành phần nhỏ của các loại quặng. Việc nâng cao sản lượng khai thác không hề dễ dàng. Cứ tưởng tượng bạn muốn có thêm 1kg Coban thì phải khai thác và xử lý thêm 1 triệu tấn quặng thì đủ hiểu. Hơn nữa việc khai thác ảnh hưởng lớn đến môi trường. Chính vì vậy mà các hãng bắt đầu nghĩ tới việc tái chế pin NMC/NCA nhưng công đoạn này lại càng khó hơn. Coban cũng là kim loại vô cùng độc hại, trong Wikipedia viết rằng "tên gọi Cobalt có xuất xứ từ tiếng Đức kobalt hoặc kobold, nghĩa là linh hồn của quỷ dữ. Tên này do những người thợ mỏ đặt ra vì nó mang tính độc hại, gây ô nhiễm môi trường, và làm giảm giá trị những kim loại khác, như nickel".

Trung Quốc thống trị ngành Pin LFP của thế giới

Các công ty Trung Quốc đang vươn mình mạnh mẽ và đã trở thành kẻ đi đầu trong lĩnh vực pin LFP. Trung Quốc hiện chiếm 65% năng lực sản xuất dòng pin này của thế giới, trong đó riêng CATL chiếm đến hơn 30%. Mỹ cũng đang cố gắng đuổi theo nhưng xem ra họ có vẻ chậm chân hơn rất nhiều. Nhiều chuyên gia đã nhận định Trung Quốc bỏ xa Mỹ 10 năm và để bù đắp khoảng cách, Mỹ cần phải đầu tư khoảng 170 tỷ USD vào nghiên cứu mới mong đuổi kịp.

✅Xem thêm: Pin NMC là gì?