Công nghệ pin thể rắn mới từ Nhật Bản dự kiến sẽ có tác động lớn đến ngành xe điện, làm Toyota có cơ hội cạnh tranh với Tesla và các công ty Trung Quốc, đồng thời định hình tương lai của ngành công nghiệp vận tải.
Năm 1992, Sony – một công ty Nhật Bản, đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực thiết bị điện tử cầm tay khi họ giới thiệu pin Lithium-ion sau một thập kỷ dài nghiên cứu.
Ngày nay, hàng tỷ người trên khắp thế giới đang được hưởng lợi từ sáng kiến này thông qua việc sử dụng các thiết bị công nghệ cầm tay như smartphone.
Sau hơn 3 thập kỷ phát triển và tối ưu hóa, lĩnh vực ắc quy đang trở nên nóng bỏng hơn, đặc biệt trong bối cảnh sự bành trướng của ngành công nghiệp xe điện.
Tuy nhiên, khi nói đến ngành ắc quy, thường là các thương hiệu Trung Quốc và Tesla được nhắc đến nhiều hơn, chứ không phải Nhật Bản, dù đó là quê hương của dòng ắc quy Lithium-ion.
May mắn thay, dường như tình hình sẽ có sự thay đổi khi Toyota, hãng xe hơi lớn nhất thế giới, thông báo rằng họ đang tiến gần đến những bước đột phá trong công nghệ mới: Pin thể rắn (Solid State Battery).
Thông tin này đã xuất hiện từ tháng 6/2023 và đã làm tăng tổng giá trị vốn hóa trên thị trường của Toyota lên tới 26 tỷ USD trong khoảng thời gian đó đến nay. Nhà đầu tư đặt niềm tin vào việc Toyota có thể tái chiếm vị thế từ Trung Quốc và Tesla nhờ công nghệ mới này.
Nếu thành công, hãng ô tô lớn nhất thế giới, mặc dù đã bước chậm so với Trung Quốc và Elon Musk, có thể cung cấp xe điện với hiệu suất an toàn, tốc độ sạc nhanh hơn, và hiệu quả hơn. Ví dụ, có thể chạy được tới 1.200 km chỉ cần một lần sạc trong 10 phút, nhanh gấp nhiều lần so với các sản phẩm hiện có trên thị trường.
Toyota hiểu rằng trong lĩnh vực xe điện, việc chỉ tập trung vào tăng sản lượng và giảm giá sản phẩm không đủ để duy trì đẳng cấp. Đó là lý do họ đang đầu tư vào một cuộc cách mạng công nghệ mới để làm thay đổi toàn bộ thị trường xe hơi.
Pin thể rắn, còn được gọi là ắc quy trạng thái rắn, là một loại pin sử dụng trạng thái rắn để dẫn ion thay vì sử dụng chất lỏng hoặc polymer như trong pin Lithium-ion thông thường.
Ưu điểm của pin thể rắn bao gồm độ an toàn cao hơn, mật độ năng lượng lớn hơn, nhưng chi phí sản xuất thường cao hơn so với pin Li-ion.
Khả năng tuổi thọ lâu hơn và kích thước nhỏ gọn cũng đồng nghĩa với việc pin thể rắn có tiềm năng giảm đáng kể lượng chất thải điện tử được tạo ra do pin bị hỏng.
Cuộc cách mạng trong ngành xe điện
“Một cuộc đua nghiên cứu về pin thể rắn đang diễn ra trên toàn cầu. Nếu Toyota có thể thành công sớm hơn các đối thủ trong việc phát triển pin thể rắn, đem lại chi phí sản xuất thấp hơn, tuổi thọ pin kéo dài, và tăng hiệu quả sạc, với khả năng sạc đầy pin trong chỉ 10 phút, thì họ có thể làm cho toàn bộ thị trường rung chuyển,” Peter Bruce, Giám đốc Viện khoa học Faraday, đã đánh giá.
Theo Financial Times (FT), nếu Toyota thành công với công nghệ pin thể rắn, hãng xe Nhật Bản này có thể tạo sự biến đổi lớn trong ngành công nghiệp ô tô điện, nơi hiện đang thống trị bởi các nhà sản xuất như Tesla, BYD và CATL.
Mở rộng hơn, cuộc cách mạng về ắc quy sau 30 năm này có thể đáp ứng đòi hỏi của thị trường phương Tây trong lĩnh vực xe điện và cũng mở ra cơ hội mới trong các lĩnh vực khác như hàng không.
Thậm chí, một số chuyên gia còn so sánh cuộc đổi mới này với việc người dùng chuyển từ điện thoại cố định sang điện thoại di động.
Hiện tại, tất cả các ắc quy hoạt động theo cùng nguyên tắc, tức là các ion di chuyển qua một chất điện giải (chất dẫn điện) từ cực dương đến cực âm để tạo ra dòng điện.
Sự khác biệt của pin thể rắn nằm ở chỗ chất điện giải được giữ trong dạng thể rắn thay vì thể lỏng, điều này giúp làm cho xe điện an toàn hơn và giảm nguy cơ cháy nổ trong quá trình hoạt động.
Tuy nhiên, điều khiến các nhà đầu tư đặc biệt quan tâm đến công nghệ mới này là sự thay đổi trong cực dương của pin, từ việc sử dụng than chì sang sử dụng các nguyên liệu khác, sẽ giúp cải thiện đáng kể hiệu suất sạc của ắc quy và giảm trọng lượng của pin.
Hiện tại, nghiên cứu và phát triển pin thể rắn trên toàn cầu đang đối mặt với hai khó khăn lớn.
Thứ nhất, là khả năng duy trì hiệu suất sạc cao trong thời gian dài, vì pin thể rắn có thể hình thành các cụm Lithium do quá trình sạc và xả nhiều lần có thể gây hỏng hóc.
Thứ hai, là việc duy trì sự tiếp xúc ổn định giữa các vật liệu rắn, một thách thức đối với các nhà khoa học.
Tuy nhiên, vào tháng 6/2023, Toyota đã thông báo rằng họ đã đạt được tiến bộ trong việc duy trì độ bền của pin thể rắn, mặc dù chi tiết cụ thể không được tiết lộ.
Vào tháng 10, Toyota cũng tuyên bố ký thỏa thuận hợp tác với tập đoàn hóa dầu Idemitsu Kosan để phát triển và sản xuất chất điện phân sunfua, một sản phẩm mà họ tin rằng sẽ đóng vai trò quan trọng trong vòng 5 năm tới.
“Chúng tôi tin tưởng rằng chất điện phân rắn gốc sunphua sẽ là giải pháp tiềm năng cho các thách thức liên quan đến phạm vi di chuyển và thời gian sạc của xe điện,” giám đốc Shunichi Kito của Idemitsu khẳng định trong cuộc họp báo cùng Toyota.
Một vấn đề khác mà các nhà khoa học đang đối diện là khả năng mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt, vì quá trình này đòi hỏi lắp ráp các tấm cực dương-âm trạng thái rắn lên nhau một cách nhanh chóng và chính xác, mà không làm hỏng các vật liệu.
Tuy nhiên, Toyota cũng đã tuyên bố rằng họ đã đạt được các tiến bộ trong việc xây dựng quy trình sản xuất ắc quy thể rắn, và nhóm nghiên cứu của họ có đủ tự tin để lắp ráp các tấm cực dương-âm thể rắn lên nhau với tốc độ tương đương với việc sản xuất pin Lithium-ion thông thường hiện nay.
Đọc thêm bài viết về ô tô điện – sạc ô tô điện:
- Taxi điện Xanh SM được người dân tại Lào nhận xét gì?
- Vinfast VF Wild: Kỳ Vọng Mới Xe Bán Tải Điện (10/1/2024)
- Ô tô điện tại Việt Nam đang dần được người dùng hưởng ứng
- Tương lai ô tô điện có thể sẽ rẻ như xe máy và điện thoại?
- Xiaomi SU7 chính thức trình làng – Liệu có là đối thủ của Porsche Taycan?
Công nghệ pin thể rắn Nhật Bản thách thức Tesla (Mỹ) và Trung Quốc?
Theo báo Financial Times (FT), sự xuất hiện của pin thể rắn sẽ có tác động sâu rộng đối với tương lai của ngành công nghiệp ô tô nói chung và xe điện nói riêng.
Báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đã chỉ ra rằng Trung Quốc hiện đang bắt đầu thống trị ngành ắc quy cả về công nghệ và sản lượng. Nền kinh tế này dự kiến sản xuất tới 75% tổng sản lượng ắc quy trên toàn cầu vào năm 2022.
Các nước muốn giữ thị phần phải liên tục phát triển
Theo đánh giá của tờ Financial Times (FT), pin thể rắn có tiềm năng để các nhà sản xuất xe điện khác có thể bắt kịp hoặc thậm chí vượt qua Trung Quốc.
Toyota không phải là một hãng duy nhất đang đầu tư vào công nghệ này. Các hãng xe Nhật Bản khác như Nissan và Honda cũng đang thực hiện các dự án nghiên cứu về pin thể rắn.
Ngoài ra, ba tập đoàn hàng đầu về ắc quy ở Hàn Quốc, đó là LG Energy Solution, Samsung SDI và SK On, cũng đã tuyên bố kế hoạch nghiên cứu về công nghệ pin thể rắn vào cuối thập kỷ này.
Các công ty khởi nghiệp tại Hoa Kỳ như QuantumScape và Solid Power, cũng đang theo đuổi mục tiêu nghiên cứu tương tự và họ là đối tác của các hãng xe lớn như Volkswagen và BMW.
Theo giáo sư Akitoshi Hayashi từ trường đại học Osaka Metropolitan, việc đưa công nghệ pin thể rắn vào sản xuất hàng loạt với chất lượng tương đương với ắc quy Lithium-ion hiện tại là một thách thức lớn. Tuy nhiên, khi vượt qua được thách thức đó, công nghệ pin thể rắn có thể trở thành “vũ khí bất khả chiến bại trên toàn cầu.”
“Pin thể rắn có thể là chìa khóa để các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản tái giành ngôi vương trong lĩnh vực xe điện, nơi họ đang bị kém cỏi và mất thị phần trong ngành ắc quy Lithium-ion toàn cầu, mặc dù đã từng là người tiên phong,” giáo sư Hayashi nhấn mạnh.
Một tác động quan trọng khác của công nghệ mới này là giảm độ phụ thuộc vào Trung Quốc, nơi nền kinh tế lớn thứ hai trên thế giới đang tăng cường kiểm soát nguyên vật liệu quan trọng.
Pin thể rắn có khả năng giảm sự phụ thuộc của ngành sản xuất ắc quy vào than chì, mà chính quyền Trung Quốc đã tăng cường kiểm soát xuất khẩu của nó vào tuần trước.
Cả Trung Quốc và Hàn Quốc vẫn đối diện với nhiều khó khăn trong việc phát triển công nghệ pin thể rắn và có tâm trạng bi quan về hướng tiến hành nghiên cứu.
Theo một nguồn tin tin cậy được trích dẫn bởi FT, các nhà nghiên cứu tại CATL đã cố gắng trong nhiều thập kỷ để giải quyết công nghệ pin thể rắn mà vẫn chưa đạt được kết quả khả quan. Họ đang gặp khó khăn trong việc chuyển công nghệ này vào quy trình sản xuất hàng loạt và do đó, họ cảm thấy không chắc chắn về khả năng đột phá của Toyota.
Tương tự, các lãnh đạo trong ngành công nghiệp ở Hàn Quốc cũng không tỏ ra lạc quan về công nghệ mới này. Một giám đốc điều hành trong ngành ở Hàn Quốc đã lưu ý rằng việc phát triển công nghệ mới và thương mại hóa nó là hai việc khác nhau. Ông cho biết Toyota đã nói về công nghệ này trong hơn 10 năm nhưng vẫn chưa có sản phẩm nào được giới thiệu.
Đọc thêm bài viết về điện mặt trời:
- Nhiều doanh nghiệp năng lượng tái tạo dính vào nợ xấu
- Đề xuất mới của Bộ Công Thương về điện mặt trời
- Tái Chế Tấm Pin Mặt Trời: Tầm Quan Trọng và Thách Thức
- Điện Năng Lượng Mặt Trời An Gia: Giải Pháp Tối ưu cho Nhà Xưởng và Khu Công Nghiệp
- Hệ thống điện mặt trời khi trời mưa sẽ ra sao?
- Thanh tra hàng trăm dự án điện mặt trời sai phạm
Trong thực tế, Trung Quốc đã nhận thức rõ tầm quan trọng của việc thống trị ngành ắc quy và đang tiến hành nghiên cứu về công nghệ ắc quy muối. Hiện nay, dù ắc quy Lithium-ion vẫn là loại phổ biến nhất trong xe điện, nhưng nguyên liệu này đã khan hiếm, đắt đỏ và có tác động nghiêm trọng đến môi trường. Chuỗi cung ứng Lithium cũng đang gặp khó khăn, và việc khai thác và vận chuyển Lithium ổn định có thể tốn nhiều chi phí.
Do đó, Trung Quốc đang nghiên cứu cách thay thế Lithium bằng muối (Sodium), một nguyên liệu rẻ hơn với mức giá chỉ bằng 1-3% so với Lithium và có cấu trúc hóa học gần tương đương.
Quay lại về công nghệ pin thể rắn, mặc dù có tiềm năng lớn, nhưng công nghệ này vẫn đối diện với nhiều thách thức. Một số chuyên gia nghi ngờ về khả năng giảm chi phí sản xuất của pin thể rắn do công nghệ này vẫn còn mới và chưa rõ liệu có thể sản xuất hàng loạt thương mại được hay không.
Ngoài ra, độ nhạy cực cao của pin thể rắn với độ ẩm và oxy có thể làm tăng chi phí sản xuất, và tính phức tạp của chúng có thể đòi hỏi thiết kế lại các phần của xe điện và tăng giá thành. Một số chuyên gia còn cho rằng việc thử nghiệm pin thể rắn hiện nay đang được thổi phồng thái quá.
Tuy nhiên, quan điểm của một số chuyên gia khác khá khác biệt. Lee Kyung Sub, người đứng đầu bộ phận vật liệu pin tại tập đoàn Posco-Hàn Quốc, dự đoán rằng với tốc độ phát triển hiện tại, công nghệ pin thể rắn có thể chiếm được khoảng 10% thị phần của toàn bộ ngành xe điện vào năm 2035.
CEO Koji Sato của Toyota cũng đã đưa ra quan điểm của mình, cho biết rằng công nghệ pin thể rắn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sức mạnh tổng thể của công ty. Tuy nhiên, ông cũng nhấn mạnh rằng chỉ riêng công nghệ pin không đủ để đánh giá giá trị của các dòng xe Toyota.
Mặc dù vậy, một số chuyên gia khác, như giáo sư Shirley Meng của Đại học Chicago, cũng phải công nhận rằng “bằng cách tăng cường phạm vi hoạt động và thời gian sạc, các hãng xe hơi Nhật Bản đang định hình lại tương lai của ngành vận tải.”
Thông tin liên hệ
- Điện thoại: 0907 803 783 (Phòng kinh doanh)
- Email: [email protected]
- Điện mặt trời (https://ag-greenenergy.com/)
- Phụ kiện ô tô điện: (https://www.thietbixedien.vn/); Danh mục sản phẩm: (https://www.thietbixedien.vn/danh-muc-san-pham-thiet-bi-xe-dien/)
- Địa chỉ: 816/1 Trường Sa, Phường 14, Quận 3, Thành phố Hồ Chí Minh
