Cuộc đua để cách mạng hóa công nghệ xe điện (EV) đang nóng lên từng ngày.
Pin thể rắn – từng được xem như "chén thánh" của ngành giao thông bền vững – từ lâu đã mắc kẹt giữa lý thuyết và lời hứa thương mại hóa trong vòng 5 đến 10 năm. Tuy nhiên, loạt thông báo mới đây từ các hãng ô tô lớn và nhà sản xuất pin truyền thống đang thắp lại kỳ vọng cho công nghệ này.
Pin thể rắn được kỳ vọng có mật độ năng lượng cao hơn nhiều so với pin lithium-ion truyền thống, từ đó mở ra khả năng cho thế hệ xe điện tiếp theo.
Theo công ty nghiên cứu Rho Motion (Anh), một chất xúc tác khiến ngành công nghiệp này hồi sinh là sự ra mắt của những mẫu xe điện đầu tiên sử dụng pin bán thể rắn (oxide-based semi-solid-state) của các hãng xe Trung Quốc như Nio và IM Motors trong nửa cuối năm ngoái.
Sau sự kiện này, hàng loạt "ông lớn" trong ngành ô tô đã cam kết mạnh mẽ hơn về thời gian thương mại hóa pin thể rắn, với kỳ vọng sản xuất hàng loạt trước cuối thập kỷ này. Những cái tên đáng chú ý bao gồm Volkswagen và Mercedes-Benz (Đức), Stellantis – tập đoàn sở hữu Jeep và Chrysler, BYD (Trung Quốc), Nissan và Toyota (Nhật Bản).
"Nhiều doanh nghiệp đang nhắm tới mốc 2027–2028 cho sản xuất thương mại, chủ yếu với công nghệ bán thể rắn chứ chưa phải pin thể rắn hoàn toàn," bà Iola Hughes, trưởng bộ phận nghiên cứu tại Rho Motion, chia sẻ qua email với CNBC.
Pin ô tô tại một nhà máy ở Nam Kinh, tỉnh Giang Tô, miền đông Trung Quốc.
Theo bà Hughes, pin bán thể rắn có mật độ năng lượng và độ an toàn vượt trội hơn so với pin lithium-ion truyền thống, đồng thời dễ sản xuất hơn – trở thành cầu nối thực tiễn để tiến tới công nghệ thể rắn. Tuy nhiên, bà cũng lưu ý rằng loại pin này vẫn chưa đạt đến toàn bộ tiềm năng về mật độ năng lượng, độ gọn nhẹ và khả năng mở rộng quy mô dài hạn như pin thể rắn hoàn chỉnh.
Pin thể rắn là gì?
Không giống như pin lithium-ion sử dụng chất điện giải lỏng, pin thể rắn sử dụng chất điện giải rắn, thường được làm từ vật liệu gốm. Những người ủng hộ công nghệ này cho rằng đây sẽ là giải pháp an toàn hơn, rẻ hơn và mạnh mẽ hơn cho xe điện, đồng thời rút ngắn thời gian sạc. Ngoài ra, pin thể rắn còn có thể giúp các nhà sản xuất phương Tây nội địa hóa chuỗi cung ứng, từ đó giảm phụ thuộc vào Trung Quốc.
Dù vậy, các nhà phê bình từ lâu vẫn chỉ ra hàng loạt rào cản: chi phí sản xuất cao, hiện tượng phồng pin trong quá trình sạc, và sự suy giảm hiệu suất sau khi sạc nhiều lần. Do đó, một số hãng xe đang ưu tiên phát triển pin bán thể rắn với cấu trúc kết hợp chất điện giải rắn và lỏng.
Ai đang dẫn đầu?
Theo Rho Motion, những tên tuổi đã có kinh nghiệm sản xuất pin quy mô lớn như BYD và CATL đang có lợi thế hơn trong việc thương mại hóa pin thể rắn so với các đối thủ.
Trong nhóm các hãng xe phương Tây, BMW và Mercedes được đánh giá là những người đi đầu nhờ đầu tư mạnh vào R&D và thử nghiệm nguyên mẫu, đồng thời đa dạng hóa rủi ro thông qua hợp tác chiến lược. Chẳng hạn, Stellantis đang bắt tay với Factorial Energy – công ty đang phát triển pin bán thể rắn. Điều này cho thấy sản phẩm thương mại đầu tiên có thể sẽ là công nghệ lai (hybrid), chứ chưa phải pin thể rắn hoàn toàn.
Pin CATL Shenxing được trưng bày tại Triển lãm Công nghiệp Ô tô Quốc tế Thượng Hải lần thứ 21 tại Trung tâm Triển lãm và Hội nghị Quốc gia ở Thượng Hải vào ngày 24/4 vừa qua.
Nissan cũng xác nhận vẫn đang theo đúng lộ trình thương mại hóa pin thể rắn vào năm 2028. "Chúng tôi vẫn đang kiên trì với kế hoạch. Câu hỏi là thị trường có sẵn sàng đón nhận hay không và thời điểm nào là phù hợp để đầu tư lớn", ông Ivan Espinosa, CEO Nissan chia sẻ với CNBC.
"Bạn không muốn đầu tư quá sớm khi thị trường chưa sẵn sàng tiêu thụ ở quy mô lớn để đảm bảo một mô hình kinh doanh bền vững. Về công nghệ, chúng tôi vẫn đi đúng hướng, nhưng sẽ rất cẩn trọng trong việc chọn thời điểm triển khai đại trà."
Hành trình đầy "gió ngược"
Tuy nhiên, không phải ai cũng còn tin vào triển vọng gần kề của pin thể rắn. Theo Connor Watts – chuyên gia phân tích nguyên liệu pin tại Fastmarkets – tâm lý bi quan đang gia tăng do những cái tên lớn như Quantumscape (được Volkswagen hậu thuẫn) liên tục trì hoãn kế hoạch tung sản phẩm ra thị trường vì vướng mắc kỹ thuật.
"Cảm giác như một nhiệm vụ bất khả thi – kiểu như lời nguyền Sisyphus," Watts ví von, ám chỉ câu chuyện thần thoại Hy Lạp về nhân vật bị trừng phạt đẩy tảng đá lên núi mà không bao giờ tới đích.
Không chỉ vậy, những tiến bộ nhanh chóng của công nghệ pin hiện tại cũng khiến nỗ lực theo đuổi pin thể rắn dường như bớt hấp dẫn hơn.
Ví dụ, vào tháng 4 vừa qua, CATL đã công bố một loại pin lithium iron phosphate (LFP) mới có thể sạc đủ để chạy 520 km chỉ trong 5 phút – một bước đột phá chưa từng có. Chỉ một tháng trước đó, BYD cũng khiến cả ngành bất ngờ khi công bố hệ thống sạc siêu nhanh của riêng mình.
Những công nghệ này trực tiếp giải quyết "nỗi lo hết pin giữa đường" – một trong những rào cản tâm lý lớn nhất của người dùng khi chuyển sang xe điện.
"Khi pin truyền thống ngày càng đạt được các thông số tương đương, mức chi phí cao của pin thể rắn trở nên khó chấp nhận hơn", Watts, nói thêm.
"Nếu các lời hứa của pin thể rắn không tiếp tục cải thiện, trong khi công nghệ hiện tại bắt kịp, thì sức hút đầu tư và tính thuyết phục của công nghệ này sẽ giảm đi đáng kể".
