Pin Lithium Sắt Phốt phát là gì? Pin LiFePO4

Pin Lithium Sắt Phốt phát là gì? Pin LiFePO4 (LFP)

Pin LFP được ví như chìa khóa mở ra tương lai cho ngành năng lượng. Vậy loại pin này có những ưu nhược điểm ra sao, được ứng dụng như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây của Alphavina.

Dựa trên vật liệu làm điện cực, Pin Lithium được phân thành nhiều loại khác nhau, trong đó được ứng dụng nhiều nhất là các loại: Lithium Coban Oxit (LCO), Lithium Mangan Oxit (LMO), Lithium Niken Mangan Coban Oxit (NMC), Pin Lithium Niken Coban Oxit Nhôm (NCA) và Pin Lithium Sắt Phốt phát (LFP). Mỗi loại pin Lithium đều có những ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng riêng. Trong đó pin LFP là một ứng viên nặng ký hơn cả.

Pin Lithium Sắt Phốt phát (LFP) là một loại pin Lithium sử dụng hợp chất LiFePO4 là vật liệu điện cực. Hợp chất LiFePO4 có cấu tạo mạng tinh thể olivine, có kết cấu ổn định hơn so với cấu tạo tầng của coban oxit nên có tính an toàn cao hơn khi hoạt động ở nhiệt độ cao. Điện áp hoạt động trung bình khoảng 3.2V, mật độ năng lượng trung bình ở mức 150mA/g.

Cấu tạo của pin LFP bao gồm 1 cực dương, 1 cực âm, bộ phân tách, chất điện phân và bộ thu dòng điện. Cực âm, cực dương là nguyên liệu trong phản ứng điện hóa của pin Lithium. Còn dung dịch điện phân là môi trường dẫn để ion Lithium di chuyển giữa 2 điện cực.

Nguyên lý hoạt động của pin LFP được thể hiện qua quy trình sạc và xả. Khi xả, ion Li+ mang điện tích dương di chuyển từ cực âm qua dung dịch điện phân tới cực dương, tạo nên phản ứng với vật liệu cực dương. Ở mạch ngoài, 1 electron chuyển động từ cực âm sang cực dương, sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm và cung cấp cho thiết bị hoạt động. Quá trình sạc diễn ra ngược lại, ion Li+ ở điện cực dương qua bộ phân tách sẽ dịch chuyển về phía cực âm.

Ưu nhược điểm của pin LFP

Những ưu điểm vượt trội của pin Lithium Sắt Phốt phát LFP phải kể đến đó là:

• Khả năng giữ điện cao, tuổi thọ lên đến 2000 chu kỳ sạc/ xả vẫn còn dung lượng tới 70% (So với ắc quy axit chì chỉ có 300 – 400 lần sạc/ xả có thể thấy độ bền hơn hẳn của pin LFP). Tuổi thọ của pin còn phụ thuộc rất lớn vào cách sử dụng và bảo quản. Sử dụng đúng cách theo khuyến cáo của nhà sản xuất sẽ có thể kéo dài tuổi thọ của pin.
• Hiệu suất cao, hoạt động ổn định, không bị nóng khi hoạt động ở nhiệt độ cao.
• Sạc nhanh hơn và dung lượng lưu trữ lâu hơn. Tỷ lệ hao hụt của pin LFP chỉ khoảng 2% mỗi tháng nếu không sử dụng. Trong khi đó một số loại pin có thể hao hụt lên đến 30%.
• Độ an toàn cao, có khả năng chống lại mọi tác động vật lý, biến dạng hoặc sử dụng sạc công suất lớn mà không gây cháy nổ. Vì vậy, pin LFP phù hợp cho việc lưu trữ thương mại, gia đình và di động. Đây là loại pin Lithium có tính ổn định và an toàn cao nhất, rất ít nguy cơ tự cháy nổ.
• Thành phần không chứa các kim loại quý hiếm như Niken, Mangan, Coban nên chi phí sản xuất thấp hơn. Thành phần chính là sắt, than chì và phốt phát là những nguyên liệu phổ biến có trữ lượng lớn trên trái đất và có thể tái chế được, rất thân thiện với môi trường.

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội thì pin LFP vẫn có một vài điểm yếu như sau:

• Mật độ năng lượng của pin LFP thấp hơn so với các loại pin Lithium khác như NMC hay NCA. Vì vậy dung lượng của pin LFP yếu hơn và để có cùng dung lượng so với các loại pin khác thì cần kích thước to hơn và trọng lượng nặng hơn.
• Cấu tạo của pin LFP luôn có hình dạng nhất định nên có hạn chế trong việc tạo hình sản phẩm
• Pin LFP dễ bị hỏng nếu sạc không đúng điện áp trong thời gian dài, kể cả quá thấp hay quá cao.
• Pin LFP hoạt động kém ở nhiệt độ thấp nên ở xứ lạnh thì không nên sử dụng loại pin này.

Pin LFP có nhiều ưu điểm vượt trội hơn hẳn các loại pin Lithium khác về độ an toàn, độ bền, giá thành, sự thân thiện với môi trường… Vì vậy, nó được xem như chìa khóa năng lượng của tương lai, ngày càng được ứng dụng rộng rãi và phổ biến. 

Ứng dụng của pin LFP

Với tất cả những ưu điểm tuyệt vời mà pin LFP sở hữu, đây có thể xem như loại pin sạc đang thống trị trong lĩnh vực năng lượng hiện nay. Pin LFP phù hợp với những thiết bị, máy móc cần sự an toàn, ổn định mà không yêu cầu mật độ năng lượng quá cao. Nó được ứng dụng phổ biến cho các thiết bị điện tử di động, phương tiện quân sự trên bộ, dụng cụ y tế và các ứng dụng hàng không vũ trụ.

Đặc tính riêng có của pin LFP là có tuổi thọ cao và khả năng ổn định nhiệt tốt nên là sự lựa chọn hàng đầu cho việc lưu trữ điện phục vụ các ứng dụng viễn thông lắp đặt ngoài trời. Nhất là ở Việt Nam thời tiết nắng nóng thì pin LFP có nhiệt độ hoạt động lên tới 70 độ C, độ an toàn cao hoàn toàn phù hợp.

Pin LFP là sự lựa chọn lý tưởng cho ô tô điện, xe đạp điện, năng lượng mặt trời và hệ thống bảo vệ. Mặc dù kích thước và trọng lượng cao hơn so với các loại pin Lithium khác nhưng pin LFP vẫn được nhiều nhà sản xuất lựa chọn bởi chi phí cho pin LFP rẻ hơn và quy trình thải bỏ, tái chế cũng đơn giản hơn. Hơn nữa pin LFP cũng mang lại tuổi thọ chu kỳ lớn hơn và độ an toàn cao. Trên thị trường hiện nay, các quốc gia Trung Quốc, Nhật Bản và một số quốc gia châu Á khác đang sử dụng rất phổ biến pin LFP.