Sự xuất hiện và những tác động tích cực của pin lithium đã tạo tiền đề quan trọng cho sự phát triển của công nghệ thiết bị di động và xe điện. Đồng thời, nó cũng có tác động tích cực đến việc giảm sử dụng năng lượng hóa thạch và cải thiện chất lượng môi trường.
1. Pin Lithium thay đổi ngành công nghiệp pin thế giới
Lịch sử phát triển của pin lithium bắt nguồn từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970 và được phát triển bởi nhà hóa học M. Stanley Whittingham thuộc Đại học Binghamton, Vương quốc Anh. Dưới đây là 6 đặc điểm nổi bật của pin lithium đã dẫn đến cuộc cách mạng về công nghệ pin và sự ra đời của các thế hệ pin tiếp theo:
Kích thước nhỏ gọn
Pin Lithium chỉ nặng bằng một nửa trọng lượng của pin axit-chì có cùng mức năng lượng. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với việc thiết kế các thiết bị hoặc phương tiện sử dụng pin lithium. Giảm cân có thể cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.
Mật độ năng lượng cao
So với pin sạc truyền thống, pin lithium có mật độ năng lượng cao hơn và xếp hạng điện áp sạc-xả nằm trong khoảng từ 3,7 đến 3,8V. Pin Lithium duy trì điện áp ổn định và tạo ra nhiều năng lượng hơn trong suốt thời gian sử dụng của pin, lên đến 200 - 500Ah.
Năng lượng cao
Pin Lithium có tuổi thọ lâu hơn mỗi lần sạc so với pin axit chì. So với pin axit-chì, pin lithium có độ xả sâu lên đến 90% và tuổi thọ của pin lâu hơn (thường chỉ xả 50%). Nhờ đó, pin lithium có thể sử dụng lâu hơn trước khi cần sạc lại mà không lo bị hỏng pin.
Thời lượng pin lâu hơn
Mỗi lần sạc đầy và xả pin được gọi là một chu kỳ. Tuổi thọ của pin được đánh giá dựa trên số chu kỳ sạc-xả. Pin Lithium có thể chạy 5.000 chu kỳ ở 50% và 2.000 chu kỳ ở 80%. Trong khi đó, ắc quy axit chì chỉ có khoảng 500 đến 1000 chu kỳ với mức xả 50%. Điều này tương đương với tuổi thọ hơn 10 năm đối với pin lithium, so với 2-3 năm đối với pin axit-chì.
Thời gian sạc nhanh hơn
Pin Lithium mất ít thời gian để sạc đầy hơn so với pin axit-chì có cùng dung lượng. Pin Lithium cũng không yêu cầu phải sạc nhiều giai đoạn phức tạp như các loại pin khác.
Tiết kiệm chi phí
So sánh tổng chi phí trung bình so với tuổi thọ cho thấy về lâu dài, pin lithium sẽ rẻ hơn pin axit chì về tính khả dụng và tuổi thọ của pin. Pin Lithium có tuổi thọ tương đương với 3-4 pin axit chì thông thường, chưa kể chi phí và sự bất tiện khi phải thay pin mới liên tục.
Có thể thấy những tác hại của pin lithium nêu trên, việc sử dụng pin lithium có thể ảnh hưởng lớn đến trọng lượng, thể tích và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
2. Chuyển đổi ngành giao thông vận tải
Sự ra đời của pin lithium đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành năng lượng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch và mang lại nhiều lợi ích cho cuộc sống của con người.
Pin Lithium ngày càng trở nên phổ biến
Pin Lithium ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như điện thoại, thiết bị gia dụng, xe điện, ô tô, máy bay, hoặc phức tạp hơn là tàu vũ trụ, trạm vũ trụ hoặc thiết bị điện tử trên tàu. Đặc biệt, công nghệ pin Lithium-ion đã thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất ô tô và xe máy điện.
Tích hợp công nghệ 4.0 như eSIM hoặc IoT vào các thiết bị sử dụng pin lithium
Trong thế giới hiện đại được kết nối với Internet of Things (IoT), hầu như tất cả các thiết bị đều được vận hành bởi các thiết bị sử dụng pin lithium.
Pin Lithium được sử dụng rộng rãi do mật độ năng lượng cao, thời gian sạc ngắn, chu kỳ sạc và xả dài, tuổi thọ pin dài. Hiện tại, hơn 2/3 dân số thế giới đang sử dụng ít nhất một thiết bị di động chạy bằng pin lithium có thể sạc lại.
Giúp bảo vệ môi trường bằng năng lượng mặt trời, gió và năng lượng tái tạo
Pin Lithium có khả năng lưu trữ hiệu quả năng lượng tái tạo và sạch như năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Từ đó, có thể hạn chế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải khí nhà kính. 400.000 tấm pin lithium sẽ có thể lưu trữ 4 giờ điện cho khoảng 2.000 hộ gia đình.
Trên thực tế, nhu cầu sử dụng xe điện trên toàn cầu đang tăng lên từng ngày. Theo báo cáo của Absolute Reports, doanh số bán xe máy điện toàn cầu tiếp tục tăng trưởng ổn định với tốc độ hàng năm khoảng 4,6% từ năm 2013 đến năm 2018. Trên thực tế, doanh số bán hàng đạt hơn 17,3 triệu vào năm 2017, tăng lên hơn 18 triệu vào năm 2018. Với tốc độ tăng trưởng 4,6% hiện tại, doanh số bán xe máy điện toàn cầu dự kiến sẽ vượt 23 triệu chiếc vào năm 2024.
Theo Mordor Intelligence, một công ty nghiên cứu thị trường khác ở Ấn Độ, việc sử dụng xe máy điện ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương sẽ tiếp tục tăng vào năm 2025. Doanh số bán xe máy điện dự kiến sẽ tăng trưởng ổn định ở mức trung bình 10% / năm trong giai đoạn 2020-2025, do nhu cầu ngày càng tăng về các giải pháp giao thông bền vững và thân thiện với môi trường. Tâm điểm tăng trưởng là thị trường Trung Quốc, thị trường chiếm 79% tổng lượng xe máy điện bán ra toàn cầu năm 2018. Các quốc gia khác như Việt Nam, Ấn Độ, Đài Loan, Nhật Bản, Indonesia, Thái Lan,… cũng đang dần đón nhận những mẫu xe như vậy. phổ biến hơn.
3. Tác động của pin lithium đối với môi trường
Tái chế pin Lithium là giải pháp vừa giúp bảo vệ môi trường vừa có thể tái sử dụng pin cũ để chế tạo pin mới. Điều này sẽ giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất pin, đồng thời khuyến khích pin được tái sử dụng nhiều lần với mức giá hợp lý.
Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới như Châu Âu, Châu Á và Châu Mỹ đang chú trọng hơn đến việc sản xuất và tái chế pin lithium. Tuy nhiên, mỗi quốc gia có một quy trình riêng với những kết quả khác nhau.
Trong quá trình tái chế pin lithium thân thiện với môi trường, các kim loại như nhôm và đồng có thể được thu hồi một phần. Những người khác sẽ tái chế hoàn toàn và tạo ra các chất thay thế mới như các hợp chất liti cacbonat, niken sulfat và coban sulfat. Luyện kim thủy luyện được sử dụng phổ biến ở hầu hết các quốc gia. Các thành phần chất lỏng trong pin lithium được phân tách bằng cách phản ứng với nhau. Tuy nhiên, trước khi luyện kim, các sản phẩm ắc quy cũ cần trải qua các quá trình cơ học như cắt, nghiền, nhiệt phân hoặc nấu chảy.
