Với thị trường xe điện đang bùng nổ và nhu cầu lưu trữ năng lượng tái tạo ngày càng tăng, công nghệ pin lithium đã trở thành trọng tâm nghiên cứu chính. Trong số nhiều công nghệ pin lithium, pin lithium sắt phosphate (LFP) đang dần cho thấy những lợi thế về hiệu suất so với pin niken-mangan-coban (NMC) và pin niken-coban-nhôm (NCA) ở cấp độ cụm pin do tính an toàn tuyệt vời và tuổi thọ cao.
Mặc dù NMC và NCA cho thấy mật độ năng lượng cao hơn trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhưng lợi thế này không rõ ràng trong các ứng dụng thực tế. Các tính toán lý thuyết cho thấy năng lượng riêng và mật độ năng lượng của NMC và NCA ít nhất gấp đôi LFP. Tuy nhiên, ở cấp độ tế bào, NMC chỉ hoạt động tốt hơn LFP 1,5 lần về các thông số này, trong khi ở cấp độ gói, hai loại hóa chất này hoạt động tương tự nhau. Trên thực tế, hiệu suất của bộ pin NMC giảm đi năm lần trong cả phòng thí nghiệm và ứng dụng thực tế, trong khi hiệu suất của bộ pin LFP vẫn tương đối ổn định ở mức khoảng 37% so với mức lý thuyết.
Lý do chính cho sự khác biệt về hiệu suất này là nghiên cứu hóa học pin chủ yếu tập trung vào hiệu suất của từng cell pin, thường bỏ qua sự giảm sút về chỉ số năng lượng và mật độ năng lượng cụ thể sau khi các cell pin được lắp ráp thành mô-đun hoặc bộ pin. Ngoài ra, sự phổ biến của pin LFP và sự phát triển của công nghệ cell-to-pack (CTP) đã củng cố thêm những ưu điểm của pin LFP ở cấp độ cụm pin.
Công nghệ CTP được thiết kế để đơn giản hóa quá trình thiết kế và sản xuất pin lithium-ion bằng cách tích hợp nhiều cell pin vào một đơn vị duy nhất, loại bỏ nhu cầu về các kết nối, đầu nối và các thành phần khác cần thiết cho bộ pin cell-to-module truyền thống. Phương pháp này không chỉ làm giảm kích thước, trọng lượng và chi phí của pin mà còn cải thiện hiệu suất và độ tin cậy tổng thể của bộ pin. Đối với pin LFP, việc áp dụng công nghệ CTP cho phép thiết kế pin cho các ứng dụng cụ thể với độ chính xác và tính linh hoạt cao hơn để đáp ứng các yêu cầu về điện áp và dung lượng của bộ pin.
Ngoài những ưu điểm về mặt kỹ thuật, pin LFP còn được thị trường ưa chuộng vì tuổi thọ cao hơn và độ an toàn cao hơn. Nhiệt độ bắt cháy của pin LFP cao hơn đáng kể so với pin NMC, điều đó có nghĩa là hiện tượng mất kiểm soát nhiệt ít có khả năng xảy ra trong điều kiện khắc nghiệt. Ngoài ra, chi phí nguyên liệu thô của các thành phần pin LFP cũng thấp hơn so với các thành phần NMC vì các kim loại quý như niken và coban rất đắt và thường đi kèm với các hoạt động khai thác phi đạo đức.
Với sự tiến bộ liên tục ở cấp độ cell pin (như cải tiến về chất điện phân và vật liệu màng) và cấp độ cụm pin (như ứng dụng công nghệ CTP), hiệu suất của pin LFP cũng đã được cải thiện đáng kể. Việc sản xuất quy mô lớn đã làm giảm mạnh giá pin LFP, khiến pin LFP trở thành lựa chọn công nghệ tiện lợi và phải chăng nhất cho nhiều ứng dụng.
Tóm lại, những lợi thế về hiệu suất và nhu cầu thị trường của pin lithium LFP ở cấp độ cụm pin khiến nó trở thành một trong những công nghệ phổ biến nhất trên thị trường hiện nay. Khi công nghệ tiếp tục phát triển và chi phí tiếp tục giảm, pin LFP dự kiến sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong các lĩnh vực như xe điện, xe công nghiệp điện địa hình và lưu trữ năng lượng tái tạo. Đối với người dùng pin lithium, việc hiểu dữ liệu hiệu suất của bộ pin và đưa ra lựa chọn sáng suốt là rất quan trọng.
