Pin thể rắn: tương lai mới của ngành công nghiệp ôtô điện?

AN CHI• 31/05/2021 03:30

Theo các nhà khoa học, pin thể rắn ổn định và sạc nhanh hơn so với pin lithium-ion vốn đang được các hãng sản xuất ô tô sử dụng. Các nhà sản xuất ô tô toàn cầu đang đặt cược vào công nghệ pin mới này

Toyota Motor - nhà sản xuất xe hơi lớn nhất thế giới, từ lâu đã được xem là công ty đi tiên phong trong việc sản xuất loại pin thể rắn với mục đích khai thác thương mại. Theo các nhà khoa học, loại pin này sẽ ổn định và sạc nhanh hơn so với pin lithium-ion vốn đang được các hãng sản xuất ô tô sử dụng. Cụ thể, Toyota dự kiến sẽ ra mắt người dùng một nguyên mẫu xe hơi chạy bằng pin thể rắn vào cuối năm nay.

ột kỹ sư của Solid Power nắm giữ hai tế bào pin thể rắn được sản xuất cho BMW và Ford tại một dây chuyền sản xuất thử nghiệm của Hoa Kỳ vào tháng Tư. Các nhà sản xuất ô tô toàn cầu đang đặt cược vào công nghệ pin thể rắn

Một kỹ sư của hãng Solid Power đang giới thiệu hai mô hình pin thể rắn được sản xuất cho BMW và Ford tại một dây chuyền sản xuất thử nghiệm của hãng. Các nhà sản xuất ô tô toàn cầu đang đặt cược vào công nghệ pin thể rắn

Pin thể rắn sẽ thay thế pin Lithium-ion?

Pin thể rắn là pin sử dụng điện cực và điện phân trạng thái rắn để dẫn ion, thay cho chất lỏng hoặc Polyme thường thấy ở pin Lithium-ion hoặc pin Lithium-ion polyme. Pin thể rắn được ứng dụng trong các máy tạo nhịp tim nhân tạo, thiết bị công nghệ đeo và xe chạy điện. Pin thể rắn có khả năng an toàn cao hơn, mật độ năng lượng cao hơn nhưng chi phí sản xuất cũng cao hơn pin lithium-ion.

Ở trạng thái rắn, pin năng lượng sẽ có tuổi thọ cao và sạc nhanh hơn. Mới đây, Công ty QuantumScape – một startup công nghệ có sự hậu thuẫn của Bill Gates và Volkswagen tiết lộ kết quả thử nghiệm dòng pin thể rắn mới của công ty. Theo đó, dòng pin này sẽ cung cấp phạm vi hoạt động nhiều hơn khoảng 30% so với pin loại lỏng có cùng kích thước và trọng lượng; khả năng sạc đến 80% dung lượng trong vòng 12 phút - chỉ bằng khoảng một nửa thời gian so với loại pin loại lỏng nhanh nhất đang được sử dụng hiện nay. Ngay cả sau 800 lần sạc, pin năng lượng vẫn có độ bền hơn 80%. Nhờ công nghệ mới, các khách hàng sẽ có nhiều cơ hội sở hữu xe điện hơn.

Chuyên gia phân tích Sam Abuelsamid tại Công ty nghiên cứu Guidehouse Insights có trụ sở tại Mỹ cho biết, việc theo đuổi chi phí thấp và hiệu suất cao của các nhà sản xuất ô tô đã trở thành "năng lực cốt lõi của hoạt động kinh doanh của họ trong tương lai, giống như động cơ và hộp số trong quá khứ".

Theo báo cáo của Văn phòng Sáng chế Châu Âu và Cơ quan Năng lượng Quốc tế, trong hơn một thập kỷ qua Toyota đã theo đuổi loại pin thế hệ mới này, tạo ra số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế lớn nhất cho pin thể rắn từ năm 2014 đến năm 2018.

Trong một sự kiện công nghệ được tổ chức vào ngày 12/5 vừa qua, Toyota cho biết rằng họ có kế hoạch bán 8 triệu xe điện vào năm 2030, trong đó xe chạy bằng pin nhiên liệu và xe điện chiếm 1/4 sản lượng.

Nhà khoa học Neef tại Viện nghiên cứu Fraunhofer cho biết: “Một công ty như Toyota sẽ có một số lợi thế vì họ đã thực hiện nghiên cứu và phát triển nội bộ trong một thời gian khá dài và cũng có thể đã có ý tưởng về chuỗi cung ứng của họ sẽ trông như thế nào". Ông nói thêm rằng những nỗ lực nghiên cứu của Toyota có vẻ "đầy hứa hẹn!”

Cuộc đua không của riêng ai

Với việc xe điện được coi là một phần quan trọng trong các nỗ lực toàn cầu nhằm đạt tới mức phát thải carbon bằng 0, các nhà sản xuất ô tô khác đang đặt cược vào công nghệ pin tiên tiến.

Không chịu kém cạnh Volkswagen, mới đây nhất Ford Motor đã bổ sung khoản đầu tư vào công ty khởi nghiệp pin thể rắn Solid Power. Cùng với Ford, BMW cũng rót 130 triệu USD vào kỳ lân công nghệ này khi Solid Power có kế hoạch cung cấp cho các nhà sản xuất ô tô nói trên các mẫu pin thể rắn để thử nghiệm thực tế trên xe của họ trong năm 2022.

Cuộc chạy đua toàn cầu trong việc sản xuất dòng pin mới này là một thách thức đối với Nhật Bản. Trong khi đó, ở một khía cạnh khác, những “ông hàng xóm” bên cạnh là Trung Quốc và Hàn Quốc cũng đang quyết tâm nhanh chóng lật đổ ngôi vị thống trị thị trường pin lithium-ion của đất nước mặt trời mọc. Quyết tâm không để những điều này xảy ra, chính phủ Nhật Bản hết sức nỗ lực trong việc thương mại hóa công nghệ pin mới nhất này.

Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới (NEDO) - một cơ quan thuộc khu vực công, đang ủy quyền một dự án phát triển pin thể rắn cho Trung tâm Đánh giá và Công nghệ Pin Lithium Ion do nhà hóa học đoạt giải Nobel Akira Yoshino đứng đầu. Các nhà sản xuất ô tô bao gồm Toyota, Honda Motor và Nissan Motor, cũng như các nhà sản xuất pin, công ty hóa chất và các trường đại học cũng nhận những khoản tài trợ từ NEDO để tham gia vào nỗ lực nghiên cứu về pin thể rắn, dưới sự lãnh đạo của công ty Libtec.

Xe điện BZ4X Concept của Toyota Motor tại triển lãm Auto Thượng Hải ở Trung Quốc vào tháng 4. Toyota đang đặt mục tiêu tung ra 15 chiếc EV vào năm 2025.

Chuyên gia Mikinari Shimada - người quản lý nghiên cứu pin thể rắn của công ty Libtec, cho biết: “Để Nhật Bản dẫn đầu thị trường về pin thể rắn, chúng tôi phải mở rộng phạm vi nghiên cứu.

Thế nhưng, bất chấp những nỗ lực của chính phủ, các chuyên gia đặt câu hỏi liệu Nhật Bản có thể trở thành trung tâm sản xuất pin thể rắn cho ô tô điện hay không? "Ngay cả khi chuyển sang các loại pin thái rắn, pin vẫn sẽ lớn và nặng", Sam Abuelsamid, nhà phân tích chính của công ty nghiên cứu Guidehouse Insights có trụ sở tại Mỹ nhận định, "khi sản xuất xe điện tăng lên, các nhà sản xuất ô tô và nhà cung cấp đang ngày càng chuyển sang sản xuất nội địa hóa pin, module để tiết kiệm chi phí vận chuyển và hỗ trợ sản xuất đúng lúc."

Tại Việt Nam, vào cuối tháng 3 vừa qua, Công ty TNHH sản xuất và kinh doanh VinFast và Công ty công nghệ ProLogium (Đài Loan) đã ký kết biên bản ghi nhớ về việc hợp tác chiến lược. Theo đó, VinFast sẽ được quyền sử dụng các bằng sáng chế của ProLogium để sản xuất pin thể rắn tại Việt Nam. Đây được xem là một bước đi chiến luowjc trong việc tự chủ động công nghệ pin dành cho xe điện VinFast, là tiền đề cho việc nghiên cứu, phát triển ra các dòng xe điện thông minh, tiên tiến trong tương lai.

Việc hợp tác với ProLogium là bước đi tiếp theo của VinFast trong lộ trình hướng đến mục tiêu trở thành thương hiệu xe điện thông minh được ưa chuộng toàn cầu.