Xe điện 'tăng tốc' nhờ công nghệ sạc và pin

Khi thị trường xe toàn cầu đang dần chuyển dịch sang những mẫu xe điện hóa, một trong những vấn đề được khách hàng quan tâm hàng đầu là pin, thời gian sạc và phạm vi hoạt động của ôtô điện. Để rút ngắn khoảng cách về mức độ tiện dụng giữa xe điện với xe xăng, những yếu tố này đóng vai trò quan trọng.

Nhằm mục đích đưa xe điện đến gần hơn với khách hàng, nhất là nhóm khách hàng đang sử dụng xe xăng, công nghệ pin và sạc xe cũng ngày một phát triển.

Xe điện đang sạc nhanh hơn

Gần đây nhất, thương hiệu xe điện Trumpchi thuộc tập đoàn GAC ra mắt phiên bản sạc siêu nhanh của MPV E9, trước mắt dành riêng cho thị trường Trung Quốc.

Theo thông tin do hãng cung cấp, Trumpchi E9 có khả năng nạp lại 30-80% dung lượng bộ pin chỉ trong 8 phút. Phạm vi hoạt động thuần điện của xe đạt tối đa 136 km sau mỗi lần sạc đầy theo chuẩn CLTC, nghĩa là khoảng 112 km theo chu trình WLTP.

CATL cũng thông báo sẽ cùng liên doanh SAIC-GM trình làng công nghệ sạc pin 6C, tức có thể nạp đầy dung lượng bộ pin xe điện trong khoảng 60 phút. SAIC-GM và CATL cho biết với công nghệ này, bộ pin sẽ có thể cung cấp tầm hoạt động 200 km chỉ với 5 phút kết nối với trụ sạc nhanh DC.

Dòng pin sạc nhanh nhất mà các nhà sản xuất ôtô Trung Quốc đang cung cấp cho xe điện của mình sở hữu hệ số sạc 5,5C, có thể bổ sung khoảng hơn 500 km vào phạm vi hoạt động tối đa sau khoảng 15 phút cắm sạc.

Trumpchi E9 được cho là có thể nạp lại 30-80% dung lượng pin trong 8 phút. Ảnh: GAC.

Tốc độ sạc của pin xe điện cũng phụ thuộc khá nhiều vào công suất của các trụ sạc. Hiện nay, các trụ sạc thường được chia vào 4 nhóm Level khác nhau, tương ứng với từng khoảng công suất riêng biệt.

Level 1 là những điểm sạc tại nhà với công suất 1,4 kW. Các trụ sạc Level 2 có công suất dao động 3-20 kW, còn trụ sạc Level 3 sử dụng nguồn điện DC với công suất 30-120 kW. Một số trụ sạc siêu nhanh có công suất trên 400 kW được xếp vào nhóm Level 4, tuy nhiên số lượng còn khá hạn chế và vẫn chưa được phổ biến rộng rãi.

Ở Việt Nam, khách hàng sử dụng xe điện VinFast đang được tiếp cận mạng lưới trạm sạc công cộng V-GREEN với quy hoạch hơn 150.000 cổng sạc đa dạng công suất, trải rộng khắp 63 tỉnh, thành trên cả nước.

Chủ xe điện VinFast đang được tiếp cận mạng lưới trạm sạc công cộng đa dạng công suất. Ảnh: VinFast.

Các trụ sạc chậm công suất 11 kW là lựa chọn tối ưu cho nhóm khách hàng có nhu cầu sạc xe qua đêm. Khi cần sạc nhanh, khách hàng có thể tìm đến các trụ sạc công suất 30 kW hoặc 60 kW trong mạng lưới trạm sạc V-GREEN. Thậm chí tại một số điểm sạc, trụ sạc siêu nhanh với công suất 150 kW hoặc 250 kW cũng có mặt.

Nhờ các trụ sạc nhanh này, xe điện VinFast có thể rút ngắn đáng kể thời gian sạc pin. Chẳng hạn, bộ pin CATL dung lượng 123 kWh trang bị cho VF 9 cung cấp phạm vi hoạt động tối đa 626 km theo chuẩn WLTP, có thể nạp lại 10-70% dung lượng pin trong khoảng 35 phút.

Phạm vi hoạt động xa, mạng lưới trạm sạc dày đặc và tốc độ sạc nhanh là những yếu tố giúp rút ngắn khoảng cách tiện nghi giữa xe điện với xe xăng. Khi thời gian sạc tiến gần về khoảng thời gian cần để đổ xăng, xe điện cũng dễ tiếp cận nhóm khách hàng đang sử dụng các dòng xe trang bị động cơ đốt trong.

Chạy đua công nghệ pin

Bên cạnh tốc độ sạc, pin - bộ phận lưu trữ năng lượng cho hoạt động của xe điện - cũng chứng kiến cuộc “chạy đua” nâng cấp công nghệ.

Một số hãng xe tự nghiên cứu và cho ra dòng pin của riêng mình, chẳng hạn pin Magazine của Aion, hay pin Blade của BYD.

Các cell pin Magazine của Aion có khả năng kháng nhiệt được gia tăng đến 30%. Các lớp cách nhiệt hiệu suất cao cũng được bổ sung, giúp pin có khả năng chịu nhiệt đến 1.400 độ C.

Aion cho biết từng thử nghiệm mức độ thiệt hại của pin Magazine khi bị súng trường bắn vào với tốc độ 975.000 mm/s. Kết quả, khối pin Magazine không phát sinh lửa, không có vụ nổ dù cấu trúc bị hư hại và xuất hiện khói.

Cell pin Magazine của Aion (ảnh trái) và cell pin Blade của BYD (ảnh phải).

Còn pin Blade của BYD thuộc dòng LFP, sở hữu tuổi thọ vượt trội, khi có thể nạp đến 70% dung lượng pin sau hơn 2.000 lần sạc/xả.

Hãng xe Trung Quốc cho biết nhờ vào cấu trúc đặc biệt, bộ pin Blade duy trì độ bền bỉ cao trước các bài kiểm tra gồm đâm xuyên, va đập mạnh hay quá nhiệt và quá tải. Đây được xem là ưu điểm của pin Blade so với mặt bằng chung của ngành công nghiệp pin hiện nay.

Khi trải qua bài kiểm tra đâm xuyên, bộ pin Blade không phát khói hay bốc lửa. Nhiệt độ bề mặt khối pin trong giai đoạn này chỉ dao động từ 30 độ C đến 60 độ C.

Mới đây, CATL công bố dòng pin natri thế hệ thứ hai tại Hội nghị thượng đỉnh các nhà khoa học trẻ thế giới.

Theo ông Wu Kai - trưởng nhóm phát triển - pin natri-ion của CATL có thể được xả bình thường ở nhiệt độ thấp đến âm 40 độ C. Dòng pin này cũng thể hiện hiệu suất an toàn, khả năng chịu nhiệt độ thấp tốt hơn đồng thời duy trì mật độ năng lượng thiết kế.

Ở thời điểm hiện tại, dòng pin natri có ưu điểm hơn so với pin lithium-ion về mặt an toàn và khả năng chịu nhiệt độ thấp, nhưng mật độ năng lượng lại không sánh bằng.

CATL được cho là đặt mục tiêu cải thiện dòng pin này bằng cách nâng mật độ lưu trữ năng lượng lên cao hơn mức 200 Wh/kg cho pin natri-ion thế hệ thứ hai.

CATL cũng là đối tác của VinFast theo một thỏa thuận được công bố vào tháng 10/2022. Trong đó, hãng xe điện Việt Nam sẽ hợp tác cùng hãng pin lớn nhất thế giới để phát triển công nghệ pin mới, trong đó pin và các bộ phận quan trọng khác sẽ tích hợp sẵn vào khung gầm ôtô. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ giúp giảm trọng lượng xe điện, tăng khoang chứa cell pin, từ đó giúp xe sở hữu tầm hoạt động tốt hơn và giảm chi phí sử dụng cho khách hàng.

Công nghệ pin được kỳ vọng lớn nhất ở thời điểm hiện tại là pin thể rắn, sở hữu mật độ lưu trữ năng lượng khoảng 500 Wh trên mỗi kg trọng lượng pin, cao hơn gấp đôi so với thông số của pin lithium-ion truyền thống.

Đặc điểm này giúp xe điện giảm trọng lượng, từ đó đạt được hiệu suất vận hành tốt hơn.

Pin thể rắn sở hữu mật độ năng lượng cao hơn. Ảnh: JD Power.

Toyota, Nio, SAIC hay Mercedes-Benz là những hãng xe đang phát triển dòng pin này.

Xe điện IM LS6 của SAIC được cho biết sẽ sở hữu pin thể rắn dung lượng 133 kWh, cho phạm vi hoạt động tối đa khoảng 1.000 km sau mỗi lần sạc đầy. Xe cũng sẽ được bổ sung 400 km phạm vi hoạt động sau khoảng 12 phút sạc nhanh.

Dòng pin thể rắn hợp tác giữa Mercedes-Benz và Factorial được cho biết sở hữu mật độ năng lượng 450 Wh/kg, có thể cải thiện 80% phạm vi hoạt động, đồng thời giảm trọng lượng, tăng hiệu suất vận hành cho xe điện.

Phúc Hậu