Cải tiến pin xe điện – từ khâu thiết kế đến sản xuất

Lý do là bởi trên toàn bộ chuỗi giá trị, ngành công nghiệp ô tô đang sử dụng những công nghệ tự động hóa tiên tiến nhất thế giới, các thiết bị hiện đại và quy trình sản xuất sáng tạo. Sự tinh vi này được hình thành dựa trên những khoản đầu tư lớn về thời gian, tài nguyên và tiền bạc. Ngoài ra, chuỗi cung ứng ô tô là một trong những hệ thống phức tạp nhất trên thế giới, chịu trách nhiệm cung cấp tới 20.000 linh kiện cho một chiếc xe và liên quan đến hàng nghìn nhà cung cấp. Thêm vào đó là nhu cầu sử dụng những vật liệu hoàn toàn mới để tạo nên các mẫu xe điện tiên tiến. Bên cạnh đó, quy trình sản xuất cũng cần được tái thiết, vì nhiều quy trình của xe ICE hiện tại không thể áp dụng sang sản xuất xe điện.

Tất cả những yếu tố này kết hợp lại tạo nên một bài toán lớn, làm gia tăng mức độ thay đổi và thách thức trong ngành xe điện. Và trọng tâm của mọi thách thức lại nằm ngay ở trái tim của xe điện: đó là pin. Hãy cùng xem điều này có ý nghĩa như thế nào đối với pin xe điện – thành phần có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất tổng thể của xe điện.

Cuối cùng, việc xe điện có được chấp nhận rộng rãi hay không còn phụ thuộc vào khả năng giải quyết vấn đề về thiết kế, sản xuất và hiệu suất của pin. So với xe động cơ đốt trong, xe điện cần phải vượt trội hơn trong bốn lĩnh vực chính sau nhằm tăng cường mức độ phổ cập. Mỗi yếu tố đều liên quan chặt chẽ nhau, vì vậy việc tối ưu hóa hiệu suất pin xe điện là một quá trình lặp lại nhiều bước, đa chiều, đòi hỏi phải giải quyết tất cả các vấn đề cùng lúc. Chính vì vậy các vật liệu tiên tiến là lựa chọn phù hợp – với các công thức chuyên dụng, tùy chỉnh theo nhu cầu, có thể giải quyết đồng thời nhiều vấn đề.

Tầm quan trọng của pin trong việc giải quyết thách thức này.
Pin xe điện chiếm gần 50% tổng chi phí của cả chiếc xe. Do đó, pin chính là một đòn bẩy lớn giúp giảm giá thành và khiến xe điện trở nên dễ tiếp cận hơn.

Cách giải quyết thách thức này nhờ vật liệu tiên tiến
Việc giảm chi phí phụ thuộc trực tiếp vào vật liệu pin xe điện và quy trình sản xuất. Vật liệu tiên tiến, được thiết kế riêng theo nhu cầu cụ thể của từng nhà sản xuất, có thể hỗ trợ giảm chi phí ở hai khía cạnh: cải thiện chất lượng vật liệu và tăng tốc độ cũng như hiệu quả sản xuất.

Ví dụ
Để tăng hiệu quả ứng dụng trong quy trình sản xuất pin xe điện của một nhà sản xuất, Henkel đã thay thế quy trình phun khí dung trong công đoạn phủ lớp chống lan truyền nhiệt (TPP) hiện có. Phương pháp này đã được thay đổi từ phun khí dùng sang quy trình phun tia dẹt, giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng lãng phí vật liệu. Nhờ đó, tiết kiệm được 180.000 kg vật liệu mỗi năm, cải thiện hiệu quả sản xuất và giảm tác động môi trường từ chất thải, đồng thời giúp pin xe điện hoạt động an toàn hơn.

Tầm quan trọng của pin trong việc giải quyết thách thức này
Có thể tăng tốc độ sạc thông qua thiết kế pin hiệu quả hơn và sử dụng vật liệu mới để nâng cao hiệu suất.

Cách giải quyết thách thức này nhờ vật liệu tiên tiến
Vật liệu tiên tiến nắm vai trò quan trọng trong việc tạo ra những thiết kế pin đổi mới, cho phép sạc nhanh hơn.

Ví dụ
Lớp phủ dẫn điện trên điện cực của pin xe điện giúp giảm điện trở bên trong và tăng cường độ bám dính của vật liệu hoạt tính lên cực âm. Các yếu tố này cải thiện hiệu suất sạc cho cell pin và có thể được áp dụng trong môi trường sản xuất tốc độ cao.

Tầm quan trọng của pin trong việc giải quyết thách thức này
Pin chiếm một phần ba trọng lượng của cả xe điện và là bộ phận nặng nhất. Xe càng nặng thì quãng đường đi được càng ngắn và ngược lại: do đó, giảm trọng lượng xe nhẹ là mấu chốt giúp xe đi xa hơn.

Cách giải quyết thách thức này nhờ vật liệu tiên tiến
Vật liệu tiên tiến rất hiệu quả trong việc giảm trọng lượng mà vẫn đảm bảo an toàn. Hãy cân nhắc sử dụng gioăng và phớt hóa học có thể thay thế các chi tiết cơ khí nặng nề.

Ví dụ
Các công thức hóa học được thiết kế riêng, chẳng hạn như gioăng, keo dán và keo bịt kín – có thể thay thế các chi tiết cơ khí nặng nề trong pin xe điện. Những vật liệu này giúp mở rộng phạm vi hoạt động bằng cách bảo vệ pin khỏi suy giảm hiệu suất hoặc hỏng hóc nhờ ngăn hơi ẩm và bụi xâm nhập vào bộ pin. Ngoài ra, những vật liệu tiên tiến này còn tăng cường khả năng tự động hóa sản xuất, từ đó mang lại quy trình sản xuất chính xác và tiết kiệm chi phí hơn.

Tầm quan trọng của pin trong việc giải quyết thách thức này
Pin li-ion hoạt động dựa trên phản ứng hóa học sinh nhiệt. Cần ngăn hiện tượng tăng nhiệt mất kiểm soát để đảm bảo vận hành an toàn.

Cách giải quyết thách thức này nhờ vật liệu tiên tiến
Vật liệu tiên tiến được thiết kế để mang lại an toàn tối ưu.

Ví dụ
Ngoài ví dụ TPP nêu trên, bọt có thể được phun tự động với hiệu suất cao để lấp đầy các bộ pin và tăng khả năng chống cháy. Bằng cách ngăn ngừa lan truyền nhiệt giữa các cell pin, các khối bọt cứng giúp ngăn phản ứng dây chuyền do nhiệt.

Là trái tim của xe điện, pin đóng vai trò quan trọng giúp giải quyết nhiều thách thức đan xen khi các nhà sản xuất chuyển đổi từ vật liệu và quy trình sản xuất xe động cơ đốt trong sang xe điện. Các vật liệu tiên tiến được thiết kế riêng có thể đáp ứng những nhu cầu phức tạp này theo cách cân bằng, đa tầng, giúp pin và quy trình sản xuất pin trở nên hiệu quả, an toàn và tiện lợi hơn cho người dùng. Tóm lại, pin tốt hơn sẽ nâng tầm xe điện.

Để trao đổi với các chuyên gia về chủ đề này, vui lòng liên hệ tại đây. Trao đổi chuyên sâu hơn về cách vật liệu tiên tiến giúp cải thiện thiết kế, quy trình sản xuất và hiệu quả của pin xe điện qua liên kết tại đây.