Công nghệ pin khiến cả thế giới ước ao: Toyota ‘vô địch’ sáng chế, VinFast nhanh bất ngờ

ĐỘT PHÁ VỀ CÔNG NGHỆ PIN XE ĐIỆN

Ở thời điểm hiện tại, công nghệ pin lithium có thể được coi là công nghệ pin phổ biến nhất trên các mẫu xe điện. Tuy nhiên, ít ai biết rằng pin lithium vốn là một phát minh từ những năm 1970 và được thương mại hóa từ đầu những năm 1990, và cho đến trước thời kỳ nở rộ của xe điện thì pin lithium có rất ít cải tiến đáng kể.

Khi xe điện trở nên phổ biến hơn thì việc nghiên cứu phát triển công nghệ pin nói chung trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Những nghiên cứu nhằm cải thiện khả năng lưu trữ và độ bền của pin đã dẫn các nhà khoa học đến một loại pin: Pin thể rắn.

Pin Lithium-ion

Pin 4680 của Tesla (bên trái) được xem là một trong những loại pin Lithium-ion tối ưu nhất hiện nay. Ảnh: Teslarati

Về nguyên lý hoạt động, pin lithium-ion sử dụng dung dịch điện phân, là nơi các hạt điện tích sẽ đi qua giữa các điện cực khi sạc hoặc xả. So với các công nghệ pin trước đây thì dung dịch điện phân này được xem là một cải tiến mang lại nhiều lợi ích, đáng kể nhất là về vòng đời của pin.

Tuy nhiên, pin lithium-ion lại dễ bắt lửa và rất khó để dập khi lửa đã bùng lên; ngoài ra, pin lithium-ion cũng có giới hạn về lượng năng lượng mà nó lưu trữ được, bên cạnh đó còn là việc giảm hiệu suất qua thời gian (còn gọi là “chai pin).

Pin thể rắn

Khác biệt giữa pin thể rắn và pin thông thường. Nguồn: Charged EVs

Khác với pin lithium-ion, công nghệ pin thể rắn hứa hẹn sẽ cải thiện được phần lớn các nhược điểm của pin lithium-ion. Điểm khác biệt lớn nhất giữa hai loại pin này có thể thấy ngay ở phần tên gọi: Pin thể rắn không sử dụng dung dịch điện phân mà dùng chất điện phân ở thể rắn. Vật liệu sử dụng để làm chất điện phân có thể là gốm, polyme, hoặc bất kể vật liệu nào.

Bởi loại bỏ dung dịch điện phân, pin thể rắn có ít bộ phận hơn, vì vậy mà trở nên bền, gọn nhẹ và an toàn hơn. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại thì pin thể rắn chưa được ứng dụng rộng rãi do còn đắt đỏ và không dễ để sản xuất số lượng lớn.

Với việc ứng dụng pin thể rắn vào xe điện, ta có thể cải thiện được gần như mọi khía cạnh của chiếc xe, từ tăng độ bền, cải thiện tính an toàn, giảm khối lượng, đến nhân lên quãng đường có thể di chuyển mỗi lần sạc. Với những lợi ích đó, rất nhiều hãng xe và công ty công nghệ đang đầu tư để có được công nghệ pin thể rắn, như Mercedes, VinFast đang là các nhà đầu tư của ProLogium, Toyota tự lực phát triển, tập đoàn xe đa quốc gia Stellantis và Mercedes cũng đang có hợp tác tự phát triển pin thể rắn…

TOYOTA ĐỨNG ĐẦU VỀ SỐ LƯỢNG SÁNG CHẾ

Toyota thường đón nhận chỉ trích khi có những hành động cho thấy sự lề mề trong phát triển và sản xuất xe thuần điện; thế nhưng, một nghiên cứu mới đây đã hé lộ một sự thật bất ngờ về Toyota, khi hãng xe Nhật Bản này hiện là đơn vị sở hữu nhiều chứng nhận sở hữu trí tuệ nhất về công nghệ pin thể rắn.

Cụ thể, tờ Nikkei đã cùng với Patent Results (một công ty tại Nhật Bản) nghiên cứu tài liệu và các đơn cấp quyền sở hữu trí tuệ về công nghệ pin thể rắn được nộp lên Tổ chức Sở hữu Trí tuệ Thế giới (WIPO) và các tổ chức khác trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến hết tháng 3/2022; kết quả cho thấy rằng Toyota đã đăng ký sở hữu trí tuệ với 1.331 đơn, trong khi đó thì Panasonic đứng ở vị trí số 2 với 445 đơn, đứng thứ 3 là Idemitsu Kosan với 272 đơn. Đứng vị trí thứ 4 là Samsung Electronics, và cũng là đơn vị duy nhất nằm trong tốp 5 không phải công ty từ Nhật Bản. Nghiên cứu của Nikkei và Patent Results cho thấy Nhật Bản có 6 trên tổng số 10 công ty có nhiều đơn sở hữu trí tuệ nhất.

Mẫu xe thuần điện ý tưởng được Toyota giới thiệu sử dụng pin thể rắn.

Theo tìm hiểu, Toyota đã bắt đầu đầu tư cho công nghệ pin thể rắn từ những năm 1990, nắm giữ đơn sở hữu trí tuệ trong nhiều vấn đề liên quan đến pin thể rắn, từ cấu trúc, vật liệu đến quy trình sản xuất. Trong những năm từ 2016 đến năm 2020, Toyota đã gia tăng lượng đơn sở hữu trí tuệ liên quan đến pin thể rắn tới khoảng 40%. Nghiên cứu cũng cho thấy Idemitsu Kosan (đơn vị đứng thứ 3) sở hữu nhiều sáng chế về vật liệu kim loại với pin thể rắn. Trong khi đó, Samsung Electronics có thế mạnh về hiệu suất thực tế của pin thể rắn, như vòng đời của pin.

Nghiên cứu này cũng cho thấy rằng Toyota đang có những lợi thế rõ rệt so với các đối thủ cạnh tranh ở mảng phát triển pin thể rắn khi Toyota đã có tới khoảng 30 năm nghiên cứu – phát triển, cùng với đó là lợi thế tự lực sản xuất của Toyota.

Toyota đã có hơn 30 năm nghiên cứu và phát triển pin thể rắn.

Theo các phát ngôn trước đây của Toyota, hãng có kế hoạch triển khai ứng dụng pin thể rắn lên các sản phẩm của mình từ sớm nhất năm 2025 trở đi – mốc thời gian tương đối sớm khi nhiều công ty công nghệ khác đều đưa ra mốc khoảng năm 2028 hoặc năm 2030. Toyota cũng cho biết rằng các mẫu xe sử dụng hệ truyền động lai điện sẽ là những mẫu xe đầu tiên được ứng dụng công nghệ pin thể rắn.

Khi được hỏi về lý do không trang bị cho xe thuần điện, Toyota cho biết rằng công nghệ pin này bền hơn, phù hợp với cách hoạt động sạc – xả liên tục trên các mẫu xe lai điện. Bên cạnh đó, pin thể rắn cũng là một sản phẩm tốn kém, đưa lên xe điện sẽ khiến sản phẩm của hãng giảm tính cạnh tranh trên thị trường.

VINFAST NHANH BẤT NGỜ

Theo kế hoạch, VinFast có thể sẽ ứng dụng pin thể rắn trên các mẫu xe của mình từ năm 2024.

Như đã đề cập tới ở trên, VinFast đang là một trong những nhà đầu tư tại ProLogium – công ty công nghệ Đài Loan đang phát triển pin thể rắn. Trong thông cáo báo chí mà hãng xe Việt gửi đi gần đây, VinFast cho biết rằng VinFast và ProLogium trong tương lai sẽ là “đối tác chiến lược dài hạn”. Theo đó, VinFast và ProLogium sẽ ký các thỏa thuận hợp tác để phát triển các mẫu pin ứng dụng công nghệ pin thể rắn của ProLogigum.

Thông cáo báo chí của VinFast cũng cho biết rằng hãng có kế hoạch trang bị pin thể rắn cho các sản phẩm của hãng kể từ năm 2024. Phần lớn pin thể rắn trang bị trên xe VinFast dự kiến sẽ do ProLogium chịu trách nhiệm sản xuất tại nhà máy 3GWh – dự kiến đi vào hoạt động từ đầu năm sau. Bên cạnh đó, VinFast và ProLogium cũng có thể sẽ đi tới thành lập liên doanh tại Việt Nam, sản xuất pin thể rắn ngay tại Việt Nam.

ProLogium là đơn vị đầu tiên trên thế giới sản xuất hàng loạt pin thể rắn Lithium-gốm. Ảnh: ProLogium

Được biết, cho tới hiện tại thì đã có hơn 7.300 tép pin thể rắn dành cho xe điện với dung lượng từ 50Ah đến 60Ah của ProLogium được chuyển tới các đối tác sản xuất xe toàn cầu, phục vụ công tác kiểm định chất lượng. Bên cạnh đó, ProLogium cũng đã cung cấp ra hơn 1 triệu tép pin thể rắn cho các ứng dụng tiêu dùng. ProLogium cũng là đơn vị đầu tiên của thế giới đi tới sản xuất hàng loạt pin thể rắn Lithium-gốm.

Điện cực làm bằng gốm được ưa chuộng vì tính ổn định vượt trội; tuy nhiên, nhiều trở ngại cũng đã xuất hiện vì tính chất vật lý của vật liệu này, như dẫn điện kém, cứng nhưng dễ vỡ, tính gắn kết bề mặt kém. ProLogium đã dành nhiều năm nghiên cứu để khắc phục những điểm khó này, cuối cùng tạo ra công nghệ pin có thể sạc nhanh, bền và ít sinh nhiệt.

Theo Tổ Quốc