Ngành công nghiệp này có thể giảm lượng khí thải nhà kính bằng cách thúc đẩy chuỗi giá trị tuần hoàn trong đó pin được tái sử dụng, sửa chữa hoặc tái chế. Tuy nhiên, điều này đòi hỏi nỗ lực và sự phối hợp lớn giữa các ngành.

Rào cản kinh tế

Các đỉnh giá và sự biến động trong lịch sử, các quy định quốc gia và tình trạng thiếu vật liệu xây dựng có thể trì hoãn đáng kể việc xây dựng nhà máy.

Các tiêu chuẩn sản xuất hài hòa và sự nhấn mạnh vào việc làm tại địa phương cũng như đối thoại toàn diện có thể giảm thiểu một số rào cản này. Các sáng kiến ​​về pháp lý và truy xuất nguồn gốc chuỗi cung ứng cũng có thể giúp cải thiện hoạt động tìm nguồn cung ứng.

Nguyên vật liệu

Các vật liệu được sử dụng trong sản xuất pin có thể rất quan trọng. Ví dụ nổi bật nhất là lithium, chất chiếm 2/3 giá thành của một chiếc ô tô điện.

Các mối quan tâm về nguyên liệu thô khác bao gồm than chì tự nhiên, niken và phốt pho. Mặc dù cơ sở hạ tầng khai thác nói chung đã được thiết lập tốt cho các kim loại này nhưng các mỏ mới không được phát hiện đủ nhanh để bù đắp cho các mỏ cũ. Kết quả là, dự kiến ​​sẽ có một số tình trạng thiếu nguyên liệu thô trong những năm tới.

Một mối lo ngại tiềm tàng khác là các hoạt động có thể có tác động bất lợi đến cộng đồng địa phương thông qua vi phạm nhân quyền, bao gồm cả lao động trẻ em và lao động cưỡng bức. Ví dụ, Cobalt nằm trong danh sách các mặt hàng được sản xuất bởi trẻ em và/hoặc lao động cưỡng bức của Bộ Lao động.

Cách tốt nhất để giải quyết những rủi ro này là thông qua hoạch định chiến lược và đa dạng hóa chuỗi cung ứng. McKinsey tin rằng chuỗi giá trị pin toàn cầu linh hoạt có thể được xây dựng xung quanh các trung tâm khu vực, nơi đáp ứng hơn 90% pin địa phương và 80% nhu cầu nguyên liệu hoạt động tại địa phương.

Thiết kế tế bào

Các lựa chọn thiết kế tế bào khác nhau ảnh hưởng đến độ tin cậy, an toàn và hiệu suất của pin. Vỏ hoặc túi, chất cách điện bên trong, đầu cắm, cổng thông hơi và vật liệu điện cực đều có tác động đáng kể. Không có cái gọi là tế bào lithium-ion tiêu chuẩn, với các tế bào về danh nghĩa trông giống nhau nhưng lại thể hiện hành vi và hiệu suất rất khác nhau.

Muối điện phân dùng trong pin lithium-ion (LiPF6) phân hủy tạo thành axit hydrofluoric (HF) độc hại nếu trộn với nước hoặc tiếp xúc với hơi ẩm trong quá trình sản xuất, lắp ráp. Các tế bào được sản xuất và lắp ráp trong "phòng khô" để ngăn ngừa sự hình thành HF.

Khi nhu cầu toàn cầu về pin Li-ion tăng lên, khả năng phục hồi của chuỗi cung ứng ngày càng trở nên quan trọng. Điều này có thể đạt được thông qua tích hợp dọc, quản lý chuỗi cung ứng thượng nguồn được bản địa hóa, quan hệ đối tác chiến lược và lập kế hoạch nghiêm ngặt về tăng cường sản xuất. Các công ty cũng có thể giúp thiết lập tác động xã hội bền vững và toàn diện bằng cách hỗ trợ các tiêu chuẩn về sức khỏe, an toàn, thương mại công bằng cũng như các sáng kiến ​​phát triển cộng đồng và môi trường. Điều này bao gồm việc tạo ra một chuỗi giá trị tuần hoàn trong đó pin đã qua sử dụng có thể được sửa chữa, tái sử dụng hoặc tái chế.

Kết nối các ô

Hầu hết các Chuỗi pin Li các mô-đun trong xe được chế tạo với các kết nối song song của nhiều ô. Điều này làm tăng độ tin cậy của hệ thống bằng cách thêm các đường năng lượng dự phòng. Tuy nhiên, nó tạo ra sự mất cân bằng dòng điện giữa các nhánh song song và làm tăng sự xuống cấp của các tế bào do sự sinh nhiệt không đồng đều và sự biến đổi điện trở giữa các tế bào.

Điều này dẫn đến độ dốc lão hóa giữa các nhánh song song riêng lẻ làm giảm dung lượng pin và gây rủi ro an toàn nếu dòng điện nhánh cao nhất vượt quá dòng sạc/xả định mức tối đa của tế bào (xem hình 1c). Điều này có thể khiến tế bào bị quá nóng trước khi các thiết bị an toàn còn lại kích hoạt.

Để khắc phục điều này, thiết kế của mô-đun cần cho phép tách các tế bào hàn một cách an toàn mà không ảnh hưởng đến quá trình hoặc hiệu suất hàn. Điều này có thể được thực hiện bằng cách thiết kế các ô có hai vùng nối riêng biệt được cắt sau quá trình hàn. Sau đó, các tế bào riêng lẻ thu được có thể được sử dụng trong các sản phẩm pin mới.

Bao bì

Giống như hầu hết các hàng hóa nguy hiểm, pin lithium và thiết bị chạy bằng pin cần có bao bì cụ thể để đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển. Những chi tiết cụ thể này có thể khác nhau tùy thuộc vào phương thức vận chuyển.

Ví dụ: vận chuyển bằng tàu hỏa đòi hỏi phải đáp ứng một bộ hướng dẫn cụ thể khác về vận chuyển hàng nguy hiểm. Các quy định này được trình bày chi tiết trong hướng dẫn Vận chuyển Hàng hóa Nguy hiểm bằng Đường sắt (RID), khi kết hợp với các hướng dẫn ADR được sử dụng cho vận tải đường bộ, sẽ yêu cầu đóng gói, quy trình và biện pháp bảo vệ tương tự một cách hiệu quả.

Loại bao bì này bảo vệ chống đoản mạch bằng cách sử dụng bao bì bên trong không dẫn điện để bao bọc hoàn toàn các tế bào và pin và được đặt chắc chắn trong bao bì chắc chắn bên ngoài. Các gói này cũng bao gồm các vách ngăn bên trong để ngăn chặn sự dịch chuyển có thể làm lỏng các nắp đầu cuối và chúng được dán băng dính hoặc cố định để ngăn pin dịch chuyển trong quá trình vận chuyển. Các biện pháp bảo vệ này giúp tuân thủ UN3480 và các nguyên tắc nguy hiểm khác.