Pin thể rắn – tương lai của ngành ô tô điện?

Xe điện đã và đang là xu hướng phát triển của ngành công nghiệp ô tô. Các mẫu xe điện mới liên tục được các thương hiệu hàng đầu giới thiệu, doanh số tăng đều đặn trong nhiều năm gần đây. Dù vậy tới nay, những chiếc ô tô điện vẫn còn tồn đọng cản trở lớn chưa thể giải quyết một cách tối ưu, cụ thể là quãng đường di chuyển của xe, hay chất lượng pin xe, tuy nhiên điều này sẽ thay đổi nếu pin thể rắn hoàn thiện.

Những mẫu xe ô tô chạy xa nhất hiện nay thường ở mức chặng đường lý thuyết từ 500-600 km. Tuy nhiên thời gian sạc trung bình tại nhà thường từ 4 giờ – 12 giờ, tùy theo loại bộ sạc sử dụng. Trong khi đó, nếu tới các trạm sạc tốc độ cao như Supercharger của Tesla, thì cũng phải mất 40 phút để đạt mức 80% dung lượng pin và 75 phút để sạc đầy hoàn toàn. Bên cạnh đó là khi chọn phương thức sạc nhanh thì sẽ mất phí và không thuận tiện cho việc di chuyển do số lượng trạm giới hạn.

Rõ ràng, sạc pin và thời gian vận hành xe là một vấn đề bất tiện, đặc biệt khi so sánh với một chiếc xe xăng chỉ cần vài phút đồng hồ để đổ đầy nhiên liệu. Ngoài ra, tuổi thọ của pin cũng là một vấn đề mà khách hàng đặc biệt lưu tâm do chi phí thay thế không hề thấp.

Hiện nay ở lĩnh vực ô tô điện, các thương hiệu coi công nghệ pin là yếu tố cốt lõi để tạo ra sự khác biệt. BYD và CATL là hai công ty sản xuất pin hàng đầu thế giới tới từ Trung Quốc, chiếm tới gần 50% thị phần khi hợp tác với các thương hiệu lớn như Tesla, BMW, Toyota, Mercedes-Benz, Kia, Ford… Dòng Pin Lithium-Ion đang được ứng dụng nhiều nhất nhưng vẫn chưa thể xóa mờ đi những lo ngại của khách hàng.

Tuy nhiên giải pháp khắc phục vấn đề đang được nghiên cứu và sắp được đưa ra thị trường, đó là Pin thể rắn. Loại pin này sử dụng vật liệu điện phân thể rắn, thay vì chất điện phân dạng lỏng truyền thống trên hầu hết pin Lithium-Ion hiện nay. Chất điện phân đóng vai trò trung gian truyền dẫn lithium-ion để chúng có thể di chuyển giữa cực âm và cực dương, cũng như là vật ngăn cách giữa hai điện cực.

Về mặt lý thuyết, loại pin này giúp cho chiếc xe có thể tăng tốc độ sạc, xả tốt hơn nhờ cấu trúc đặc biệt. Toyota là một trong những thương hiệu hàng đầu quan tâm tới công nghệ pin này và khẳng định rằng pin thể rắn của hãng chỉ cần 10 phút để sạc từ 10% lên 80%, phạm vi hoạt động lên tới 1.200 km. Đó là sự khác biệt vô cùng lớn với công nghệ pin hiện tại.

Đồng thời pin thể rắn cải thiện mật độ năng lượng đáng kể, giảm nguy cơ cháy nổ, giảm trọng lượng, ít tốn diện tích và cải thiện chu kỳ, tuổi thọ pin so với pin Lithium-Ion.

Pin thể rắn được đánh giá là tương lai của công nghệ pin trong xe điện. Tính đến năm 2020, đã có đến 426 hồ sơ bằng sáng chế của pin thể rắn được công bố. Theo đánh giá của các chuyên gia, với tốc độ nghiên cứu này, pin xe điện thể rắn hoàn toàn có thể “thay đổi cán cân năng lượng của ngành xe điện”.

Pin thể rắn còn có tính hấp dẫn tới mức khiến Trung Quốc phải thành lập Liên minh nền tảng đổi mới hợp tác pin thể rắn của Trung Quốc (CASIP) với sự tham gia của hầu hết doanh nghiệp lớn trong lĩnh vực sản xuất pin của Trung Quốc, đồng thời gồm cả chuyên gia chính phủ, giới học thuật. Mục tiêu của liên minh này là để phát triển và sản xuất pin thể rắn có thể cạnh tranh trên toàn cầu, tạo nên cách mạng hóa thị trường xe điện và giữ vị thế đầu tàu của Trung Quốc trong lĩnh vực sản xuất pin xe điện.

Để ứng dụng được pin thể rắn, các nhà nghiên cứu sẽ phải giải những “bài toán” khó của loại pin này. Trong đó phải kể tới như chi phí sản xuất cao, khan hiếm vật liệu làm chất điện phân, cùng với đó là một quy trình sản xuất rất phức tạp…

Để biến những chiếc xe ô tô điện sử dụng pin thể rắn trở thành hiện thực, vận hành trên đường phố sẽ cần thêm một khoảng thời gian nữa. Theo Toyota, dự kiến hãng sẽ tung ra thị trường sản phảm xe điện với công nghệ pin mới vào năm 2027 rồi đưa vào sản xuất hàng loạt từ 2030.

Nguồn: Tổng hợp

Đọc thêm: Một gara ô tô non trẻ có thể thành công bằng cách nào?