Pin thể rắn: Bước nhảy vọt cho xe điện hay còn xa vời?

Giải pháp cho những nỗi lo cố hữu

Trong bối cảnh xe điện ngày càng phổ biến, những lo ngại về quãng đường di chuyển bị sụt giảm trong mùa đông và nguy cơ cháy nổ vẫn là rào cản lớn với nhiều người tiêu dùng. Công nghệ pin thể rắn đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng, được mệnh danh là "Chén Thánh", hứa hẹn sẽ giải quyết triệt để những vấn đề này.

So với pin lithium-ion truyền thống sử dụng chất điện giải dạng lỏng, pin thể rắn thay thế bằng chất điện giải rắn. Sự thay đổi cốt lõi này mang lại những ưu điểm vượt trội về mật độ năng lượng, độ an toàn và tuổi thọ. Giáo sư Phạm Tuấn Linh từ Đại học Zhejiang ví von sự khác biệt này như việc chuyển từ "đi thuyền qua sông" sang "chạy trên đất liền", an toàn và hiệu quả hơn.

Lời hứa về hiệu suất đột phá

Các nhà phát triển công nghệ pin thể rắn đưa ra những con số đầy hứa hẹn. Ông Mã Kiến Nam, Tổng Giám đốc Công ty Công nghệ Năng lượng Thanh Đảo, cho biết sản phẩm của họ có thể giúp xe điện đạt quãng đường di chuyển thực tế hơn 1.000 km, hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ từ -40°C đến 120°C. Đặc biệt, pin không cháy nổ ngay cả khi bị đâm thủng và có thể sạc hơn 3.000 lần, tương đương vòng đời sử dụng trên 10 năm với chi phí giảm 40%.

Với những lợi thế này, pin thể rắn được xem là "hình thái cuối cùng của pin động lực", thu hút sự đầu tư mạnh mẽ trên toàn cầu. Chỉ riêng tại Trung Quốc, công suất pin thể rắn được lên kế hoạch đã vượt 450 GWh. Thị trường toàn cầu được dự báo sẽ đạt 116,3 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030.

Cuộc đua công nghệ và sản xuất

Hiện có ba hướng công nghệ chính đang được theo đuổi: điện giải oxit (ổn định), sulfide (dẫn ion tốt) và polymer (linh hoạt, nhẹ). Nhiều tập đoàn lớn như GAC, CATL, BYD, Yiwei Lithium Energy và Guoxuan High-Tech đều đã có những bước tiến trong việc xây dựng dây chuyền thử nghiệm hoặc lắp đặt pin bán rắn.

Các địa phương cũng không đứng ngoài cuộc. Tại Quzhou, dự án điện giải sulfide của Công ty Ruigu đã đi vào sản xuất hàng loạt vật liệu cốt lõi cho pin thể rắn. Ông Vương Tán Xung, người đứng đầu dự án, tin rằng điện giải sulfide là hướng đi có tiềm năng thương mại hóa nhất và đang đặt mục tiêu nâng công suất lên hàng nghìn tấn vào năm 2028.

Thực tế và những rào cản

Bất chấp sự lạc quan, các chuyên gia cảnh báo rằng con đường thương mại hóa vẫn còn xa. Chủ tịch CATL, ông Tôn Ngọc Quân, đánh giá mức độ trưởng thành của công nghệ pin thể rắn hiện chỉ ở mức "4 trên 9", tức vẫn trong giai đoạn thử nghiệm mẫu. Những thách thức chính bao gồm:

Chi phí cao: Giá nguyên liệu thô như lithium sulfide còn đắt đỏ, chiếm 60-80% chi phí vật liệu. Quy trình sản xuất đòi hỏi môi trường có độ ẩm và oxy cực thấp, làm tăng chi phí đầu tư.
Công nghệ chưa hoàn thiện: Việc chuyển đổi từ hiệu suất trong phòng thí nghiệm sang sản xuất quy mô lớn, ổn định và đáng tin cậy vẫn còn nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải quyết.
Hệ thống tiêu chuẩn: Cần thời gian để xây dựng bộ tiêu chuẩn và quy trình xác thực hoàn chỉnh cho công nghệ mới này.

Lộ trình nào cho tương lai?

Ngành công nghiệp đã đưa ra những lộ trình đầy tham vọng. Toyota đặt mục tiêu ra mắt xe dùng pin thể rắn vào năm 2027 với tầm hoạt động 1.200 km. BMW và Changan Automobile cũng có kế hoạch sản xuất đại trà trước năm 2030. Nhiều dự báo cho rằng thời điểm ứng dụng quy mô lớn có thể đến sớm hơn, vào khoảng 2027-2028, bắt đầu từ phân khúc xe cao cấp.

Tuy nhiên, giới học thuật lại tỏ ra thận trọng hơn. Nhiều giáo sư cho rằng rất khó xác định một mốc thời gian cụ thể và việc ứng dụng đại trà có thể muộn hơn dự kiến. Pin bán rắn có thể sẽ là bước đệm được triển khai trước.

Ngoài xe điện, pin thể rắn còn được kỳ vọng sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong các lĩnh vực khác như drone (taxi bay), robot và trí tuệ nhân tạo. Dù con đường phía trước còn nhiều thách thức, mỗi bước tiến trong công nghệ pin thể rắn đều đang đưa chúng ta đến gần hơn với một tương lai năng lượng sạch và hiệu quả hơn.

CTVX