Sạc pin 20 phút, ô tô điện Việt Nam chạy cả trăm cây số

Pin thể rắn Việt Nam

Công ty ô tô VinFast cho hay đã ký kết biên bản ghi nhớ về việc hợp tác chiến lược với Công ty ProLogium (Đài Loan) để sản xuất pin thể rắn dùng cho ô tô điện. Theo đó, hai bên sẽ thành lập liên doanh sản xuất pin thể rắn cho xe ô tô điện tại Việt Nam.

Không chỉ ở Việt Nam, trên toàn thế giới, pin vẫn là 1 điểm yếu lớn nhất của ô tô điện. Đòi hỏi năng lượng đủ cho vận hành quãng đường dài là 1 thách thức mà các hãng công nghệ đang tập trung giải quyết.

Một trong những cấu phần quan trọng nhất của ô tô điện là bộ pin trữ năng lượng. Hiện toàn bộ xe điện đều sử dụng công nghệ pin lithium, hay còn gọi là pin thể lỏng. Với thiết kế có hai điện cực kim loại rắn, đặt vào trong chất điện phân là muối lithium lỏng. Khi sạc, các hạt ion chuyển động từ điện cực âm sang điện cực dương và khi xả thì theo chiều ngược lại.

Tuy nhiên, khả năng trữ năng lượng của các loại pin này được cho là đã tới hạn. Nếu muốn tăng dung lượng chứa, khối lượng của pin trở sẽ nên lớn, dẫn tới chi phí cao và khả năng vận hành kém. Không những thế, với pin thể lỏng, thời gian nạp đầy năng lượng kéo dài, không phù hợp với cuộc sống hiện đại vốn gấp gáp.

Để ô tô điện có thể thương mại hóa thành công và hấp dẫn hơn với người tiêu dùng, bộ pin cần phải tăng năng lượng, chạy được quãng đường dài hơn trong mỗi lần sạc, thời gian sạc nhanh hơn, có giá thành thấp và an toàn. Giải quyết những vấn đề này, các nhà sản xuất ô tô đang hướng tới công nghệ pin thể rắn.

Công nghệ pin thể rắn sử dụng chất điện phân rắn, thay thế cho chất điện phân lỏng. Với thiết kế pin thể rắn, cả điện cực dương, điện cực âm và chất điện phân đều là những mảnh kim loại, hợp kim hoặc vật liệu tổng hợp ở thể rắn. Trong pin thể rắn, các cực dương, cực âm và chất điện phân được xếp thành ba lớp phẳng chồng lên nhau thay vì nhúng các điện cực trong chất điện phân lỏng.

Điều đó có nghĩa, các nhà sản xuất có thể tạo ra những cục pin có kích cỡ nhỏ hơn nhưng có dung lượng chứa lớn hơn so với pin thể lỏng. Chưa kể, pin thể rắn cũng an toàn hơn cho người sử dụng vì chúng không chứa chất lỏng dễ cháy, độc hại và có tuổi thọ cao hơn. Đặc biệt, loại pin này còn có tốc độ sạc nhanh hơn nhiều bởi các ion trong thiết kế rắn có thể di chuyển nhanh hơn từ cực âm đến cực dương.

Phát triển ô tô điện

Tuy nhiên, hiện tại công nghệ pin thể rắn vẫn đang trong quá trình phát triển nên chi phí sản xuất còn khá cao. Các nhà sản xuất vẫn chưa tìm ra chất điện phân rắn nào vừa tối ưu, vừa phổ biến, lại vừa dễ tạo ra với giá thành thấp.

Mặc dù vậy, các nhà sản xuất ô tô đang đầu tư mạnh cho việc phát triển pin thể rắn bởi nhìn thấy tương lai rất sáng sủa. Tập đoàn Toyota (Nhật Bản) đã đầu tư 13,9 tỷ USD vào nghiên cứu phát triển pin thể rắn và có kế hoạch thương mại hóa công nghệ này sau năm 2020. Toyota đã thử nghiệm mẫu xe ô tô đầu tiên chạy pin thể rắn từ cuối năm 2019. Tập đoàn Samsung (Hàn Quốc) vừa tạo ra mẫu pin thể rắn, cho phép một chiếc ô tô điện đi với quãng đường lên tới 800 km chỉ trong một lần sạc và pin này có vòng đời hơn 1.000 lần sạc. Còn ProLogium (Đài Loan) đang hợp tác với các nhà sản xuất ô tô điện lớn trên thế giới để thử nghiệm công nghệ pin mới và dự kiến sẽ đưa vào khai thác, sản xuất đại trà từ năm 2023 trở đi.

Ngoài ra, các tập đoàn lớn trên thế giới như Volkswagen (CHLB Đức), BYD (Trung Quốc), LG (Hàn Quốc)... cũng đang tập trung để thương mại hóa pin thể rắn. Khi thành công, pin thể rắn thực sự là cuộc cách mạng rộng khắp, cung cấp cho nhiều sản phẩm khác ngoài xe hơi như laptop, điện thoại di động, máy bay không người lái, phà tự hành,... Vì vậy, đây sẽ là công nghệ mang lại tiềm năng lớn, thâm nhập vào mọi lĩnh vực của đời sống và đưa nhân loại bước sang giai đoạn phát triển mới.

Các dự báo cho biết, đến năm 2025 thế giới sẽ có 5,5 triệu ô tô điện chạy trên đường và tới 2030 thì ô tô điện sẽ bắt đầu phổ biến. Còn tới năm 2040, tại nhiều quốc gia, ô tô sử dụng động cơ đốt trong sẽ không tồn tại nữa và được thay thế bằng xe điện. 

Theo nghiên cứu của Công ty Frost & Sullivan, tại các nước khu vực Đông Nam Á gồm Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Việt Nam và Philippines, tiêu thụ ô tô điện hiện rất hạn chế. Giá bán không phải là yếu tố chính mà là sự quan ngại của người tiêu dùng về vận hành cũng như hạ tầng.

Theo những nghiên cứu mới nhất, pin thể rắn có dung lượng chứa cao hơn từ 2-5 lần, thời gian sạc nhanh hơn từ 6-10 lần so với pin thể lỏng có kích cỡ tương đương. Pin này giúp những chiếc xe điện sạc đầy pin trong khoảng 20 phút và di chuyển được quãng đường trên 500km. Điều này sẽ dễ dàng được người tiêu dùng đón nhận.

Tại Việt Nam, nhu cầu về ô tô đang tăng nhanh. Dự báo của các cơ quan chức năng, đến năm 2025 thị trường ô tô sẽ đạt quy mô khoảng 800.000 xe/năm và 2030 đạt hơn1 triệu xe/năm. Số lượng ô tô tăng nhanh dẫn tới hệ lụy là lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường lớn. Vì vậy, việc phát triển ô tô điện sẽ rất phù hợp, nhất là tại các thành phố lớn, dân cư đông đúc. Việc tự chủ công nghệ pin sẽ là tiền đề cho việc nghiên cứu, phát triển các dòng xe điện thông minh, tiên tiến trong tương lai.