Trạm sạc DC công suất cao sắp ra mắt.

Theo sự phát triển của công nghệ sạc xe điện và nhu cầu sạc nhanh, Bộ Công Thương và Thông tin đã giao cho Ủy ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn hóa Ô tô Quốc gia hoàn thành việc sửa đổi hai tiêu chuẩn quốc gia được khuyến nghị, đạt được bản nâng cấp mới cho phiên bản tiêu chuẩn quốc gia năm 2015 (thường được gọi là tiêu chuẩn "2015+"), góp phần nâng cao hơn nữa khả năng thích ứng với môi trường, an toàn và độ tin cậy của các thiết bị kết nối sạc dẫn điện, đồng thời đáp ứng nhu cầu thực tế về sạc DC công suất thấp và công suất cao.

Bước tiếp theo, Bộ Công Thương sẽ tổ chức các đơn vị liên quan để thực hiện việc tuyên truyền, xúc tiến và triển khai sâu rộng hai tiêu chuẩn quốc gia, thúc đẩy việc phổ biến và ứng dụng công nghệ sạc DC công suất cao và các công nghệ khác, tạo môi trường phát triển chất lượng cao cho ngành công nghiệp xe điện và ngành công nghiệp thiết bị sạc. Tốc độ sạc chậm luôn là một điểm yếu cốt lõi trong ngành công nghiệp xe điện.

Theo báo cáo của Soochow Securities, tốc độ sạc lý thuyết trung bình của các mẫu xe bán chạy hỗ trợ sạc nhanh năm 2021 là khoảng 1C (C biểu thị tốc độ sạc của hệ thống pin. Nói một cách đơn giản, sạc 1C có thể sạc đầy hệ thống pin trong 60 phút), tức là mất khoảng 30 phút để sạc đạt mức SOC 30%-80%, và tuổi thọ pin khoảng 219km (tiêu chuẩn NEDC).

Trên thực tế, hầu hết các xe điện thuần túy cần 40-50 phút sạc để đạt được mức SOC 30%-80% và có thể di chuyển khoảng 150-200km. Nếu tính cả thời gian vào và ra khỏi trạm sạc (khoảng 10 phút), một chiếc xe điện thuần túy cần khoảng 1 giờ để sạc chỉ có thể chạy trên đường cao tốc hơn 1 giờ.

Việc thúc đẩy và ứng dụng các công nghệ như sạc DC công suất cao sẽ đòi hỏi phải nâng cấp hơn nữa mạng lưới trạm sạc trong tương lai. Bộ Khoa học và Công nghệ trước đây đã giới thiệu rằng nước ta hiện đã xây dựng được mạng lưới trạm sạc với số lượng thiết bị sạc lớn nhất và phạm vi phủ sóng rộng nhất. Hầu hết các trạm sạc công cộng mới chủ yếu là thiết bị sạc nhanh DC với công suất từ ​​120kW trở lên.Các trạm sạc chậm AC 7kWCông nghệ sạc nhanh DC đã trở thành tiêu chuẩn trong khu vực tư nhân. Ứng dụng sạc nhanh DC về cơ bản đã phổ biến trong lĩnh vực xe chuyên dụng. Các trạm sạc công cộng có mạng lưới nền tảng đám mây để giám sát thời gian thực, khả năng tìm kiếm điểm sạc thông qua ứng dụng và thanh toán trực tuyến đã được sử dụng rộng rãi, và các công nghệ mới như sạc công suất cao, sạc DC công suất thấp, kết nối sạc tự động và sạc có trật tự đang dần được công nghiệp hóa.

Trong tương lai, Bộ Khoa học và Công nghệ sẽ tập trung vào các công nghệ và thiết bị chủ chốt cho việc sạc và đổi pin cộng tác hiệu quả, chẳng hạn như các công nghệ chủ chốt về kết nối đám mây trạm sạc xe điện, phương pháp quy hoạch cơ sở sạc và công nghệ quản lý sạc có trật tự, các công nghệ chủ chốt về sạc không dây công suất cao và các công nghệ chủ chốt về thay thế pin nhanh chóng. Tăng cường nghiên cứu khoa học và công nghệ.

Mặt khác,sạc DC công suất caoĐiều này đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với hiệu năng của pin, thành phần quan trọng của xe điện.

Theo phân tích của Soochow Securities, trước hết, việc tăng tốc độ sạc của pin đi ngược lại nguyên tắc tăng mật độ năng lượng, bởi vì tốc độ cao đòi hỏi các hạt vật liệu điện cực dương và âm của pin phải nhỏ hơn, trong khi mật độ năng lượng cao lại đòi hỏi các hạt vật liệu điện cực dương và âm phải lớn hơn.

Thứ hai, sạc nhanh ở chế độ công suất cao sẽ gây ra các phản ứng phụ lắng đọng lithium và sinh nhiệt nghiêm trọng hơn cho pin, dẫn đến giảm độ an toàn của pin.

Trong số đó, vật liệu điện cực âm của pin là yếu tố hạn chế chính đối với quá trình sạc nhanh. Điều này là do điện cực âm bằng than chì được làm từ các tấm graphene, và các ion lithium đi vào tấm thông qua các cạnh. Do đó, trong quá trình sạc nhanh, điện cực âm nhanh chóng đạt đến giới hạn khả năng hấp thụ ion của nó, và các ion lithium bắt đầu tạo thành kim loại lithium rắn trên bề mặt các hạt than chì, tức là tạo ra phản ứng phụ kết tủa lithium. Sự kết tủa lithium sẽ làm giảm diện tích hiệu dụng của điện cực âm cho các ion lithium bám vào. Một mặt, nó làm giảm dung lượng pin, tăng điện trở trong và rút ngắn tuổi thọ. Mặt khác, các tinh thể giao diện phát triển và xuyên thủng lớp ngăn cách, ảnh hưởng đến độ an toàn.

Giáo sư Wu Ningning và các cộng sự từ Công ty TNHH Công nghiệp Shanghai Handwe cũng đã từng viết rằng để cải thiện khả năng sạc nhanh của pin điện, cần phải tăng tốc độ di chuyển của các ion liti trong vật liệu catốt của pin và đẩy nhanh quá trình nhúng các ion liti vào vật liệu anốt. Cải thiện độ dẫn ion của chất điện phân, lựa chọn màng ngăn sạc nhanh, cải thiện độ dẫn ion và điện tử của điện cực, và lựa chọn chiến lược sạc phù hợp.

Tuy nhiên, điều mà người tiêu dùng có thể mong đợi là kể từ năm ngoái, các công ty sản xuất pin trong nước đã bắt đầu phát triển và triển khai pin sạc nhanh. Vào tháng 8 năm nay, công ty hàng đầu CATL đã cho ra mắt pin siêu sạc Shenxing 4C dựa trên hệ thống lithium sắt photphat dương (4C có nghĩa là pin có thể được sạc đầy trong vòng 15 phút), có thể đạt tốc độ sạc siêu nhanh "10 phút sạc và phạm vi hoạt động 400 kW". Ở nhiệt độ bình thường, pin có thể được sạc đến 80% SOC trong 10 phút. Đồng thời, CATL sử dụng công nghệ kiểm soát nhiệt độ tế bào trên nền tảng hệ thống, có thể nhanh chóng làm nóng đến phạm vi nhiệt độ hoạt động tối ưu trong môi trường nhiệt độ thấp. Ngay cả trong môi trường nhiệt độ thấp -10°C, nó vẫn có thể được sạc đến 80% trong 30 phút, và ngay cả trong điều kiện nhiệt độ thấp, khả năng tăng tốc từ 0 đến 100 kWh vẫn không bị suy giảm về trạng thái điện.

Theo CATL, pin siêu sạc Shenxing sẽ được sản xuất hàng loạt trong năm nay và sẽ là loại pin đầu tiên được sử dụng trong các mẫu xe Avita.

 

Pin sạc nhanh 4C Kirin của CATL dựa trên vật liệu catốt lithium ternary cũng đã cho ra mắt mẫu xe điện thuần túy lý tưởng trong năm nay, và gần đây đã cho ra mắt siêu xe săn bắn hạng sang cực kỳ mạnh mẽ 001FR.

Bên cạnh Ningde Times, cùng với các công ty sản xuất pin trong nước khác, China New Aviation đã vạch ra hai hướng đi, pin vuông và pin hình trụ lớn, trong lĩnh vực sạc nhanh cao áp 800V. Pin vuông hỗ trợ sạc nhanh 4C, còn pin hình trụ lớn hỗ trợ sạc nhanh 6C. Về giải pháp pin hình lăng trụ, China Innovation Aviation cung cấp cho Xpeng G9 pin lithium sắt sạc nhanh thế hệ mới và pin ternary cao áp niken trung bình được phát triển dựa trên nền tảng cao áp 800V, có thể đạt được SOC từ 10% đến 80% trong 20 phút.

Năm 2022, Honeycomb Energy ra mắt pin Dragon Scale. Pin này tương thích với các giải pháp hệ thống hóa học hoàn chỉnh như sắt-lithium, ternary và không chứa coban. Nó hỗ trợ hệ thống sạc nhanh 1.6C-6C và có thể được lắp đặt trên các mẫu xe dòng A00-D. Dự kiến ​​mẫu xe này sẽ được sản xuất hàng loạt vào quý IV năm 2023.

Công ty Yiwei Lithium Energy sẽ ra mắt hệ thống pin hình trụ lớn π vào năm 2023. Công nghệ làm mát "π" của pin có thể giải quyết vấn đề sạc nhanh và hiện tượng quá nhiệt của pin. Dự kiến ​​dòng pin hình trụ lớn 46 series sẽ được sản xuất hàng loạt và giao hàng vào quý 3 năm 2023.

Tháng 8 năm nay, Công ty Sunwanda cũng thông báo với các nhà đầu tư rằng pin "sạc nhanh" hiện đang được công ty tung ra thị trường xe điện có thể thích ứng với hệ thống điện áp cao 800V và điện áp thường 400V. Sản phẩm pin 4C sạc siêu nhanh đã được sản xuất hàng loạt trong quý đầu tiên. Việc phát triển pin "sạc nhanh" 4C-6C đang tiến triển thuận lợi, và toàn bộ hệ thống có thể đạt được công suất sạc pin 400 kW trong 10 phút.