Nghiên cứu mới gây bất ngờ về cách giúp xe điện tăng gần 40% tuổi thọ pin

Lái xe điện “năng động” giúp kéo dài tuổi thọ pin

Một nghiên cứu mới của Trung tâm Pin SLAC - Stanford đã đưa ra kết luận gây chú ý rằng những chiếc xe điện được vận hành theo "chu kỳ động", nghĩa là lái xe với tốc độ và điều kiện thay đổi liên tục có thể kéo dài tuổi thọ pin thêm tới 38%. Phát hiện này thách thức quan niệm phổ biến rằng lái xe chậm rãi, đều đặn mới tốt cho pin.

Theo nhóm nghiên cứu, các thử nghiệm kéo dài hai năm trên 92 loại pin thương mại cho xe điện cho thấy việc kết hợp lái xe trong thành phố, trên đường cao tốc, phanh tái tạo và thậm chí những pha tăng tốc nhanh tạo điều kiện cho các cell pin phản ứng linh hoạt, từ đó giảm tốc độ suy hao dung lượng. Những cell pin được vận hành kiểu "hỗn hợp" này đạt số Chu kỳ Đầy đủ Tương đương (EFC) cao hơn rõ rệt trước khi chạm mức Trạng thái Sức khỏe (SOH) 85% - mốc được xem là cuối vòng đời của pin.

Điều thú vị là các nhà khoa học nhận thấy pin phản ứng tốt với các xung tần số thấp, những đợt bùng phát năng lượng ngắn tương tự như khi xe dừng rồi tăng tốc trong giao thông đô thị. Ngược lại, việc lái xe đường dài, tốc độ ổn định vốn tưởng như nhẹ nhàng lại khiến pin xuống cấp nhanh hơn do dòng điện liên tục làm nóng và phá hủy cấu trúc điện cực.

Vì sao lái xe đa dạng lại tốt cho pin xe điện?

Theo phân tích, quá trình lão hóa của pin chịu ảnh hưởng bởi hai yếu tố chính. Thứ nhất, điện cực dương dễ mất ổn định khi pin duy trì trạng thái sạc cao (SOC) trong thời gian dài, khiến cấu trúc vật liệu bị suy giảm. Thứ hai, điện cực âm mất dung lượng nhanh hơn khi pin thường xuyên xả sâu, hoạt động ở mức SOC quá thấp. Vì vậy, các chuyên gia khuyến nghị người dùng xe điện duy trì pin ở khoảng 50% cho nhu cầu đi lại hàng ngày, đồng thời xen kẽ các chu kỳ lái xe đa dạng để tối ưu hóa tuổi thọ.

Kết quả cũng chỉ ra rằng sau giai đoạn suy giảm ban đầu, yếu tố quyết định độ bền nằm ở sự linh hoạt của quá trình xả tức là những "đợt bùng phát năng lượng" thay vì dòng điện không đổi. Chính các xung điện áp ngắn và mức tải thay đổi giúp vật liệu điện cực phục hồi tốt hơn giữa các lần sạc.

Đối với người sử dụng, điều này không đồng nghĩa với việc đạp ga hết cỡ liên tục. Thay vào đó, việc kết hợp nhiều điều kiện lái từ dừng đỗ trong phố, tăng tốc chớp nhoáng đến chạy đường dài vừa phải lại giúp pin của xe điện duy trì hiệu suất cao hơn so với việc chỉ giữ tốc độ đều đặn trên cao tốc.

Các hãng sản xuất pin và xe điện có thể tận dụng kết quả này để tối ưu hóa thuật toán quản lý năng lượng, điều chỉnh chế độ phanh tái tạo hoặc đề xuất thói quen lái hợp lý. Đây cũng là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế thế hệ pin mới có tuổi thọ dài hơn, giảm chi phí thay pin - yếu tố vốn chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành xe điện.