Xe điện sạc một lần đi được 1.600km với công nghệ pin mới

Khi các hãng xe điện không còn chỉ chạy theo dung lượng pin

Trong cuộc cạnh tranh ngày càng khốc liệt của ngành xe điện, các nhà sản xuất pin trên toàn cầu đang hướng tới một mục tiêu chung: tạo ra những bộ pin có thể vừa rẻ hơn, vừa chạy xa hơn. Ngoài yếu tố chi phí, họ còn theo đuổi những tiêu chí khắt khe khác – an toàn, sạc nhanh, bền hơn và dễ tái chế. Nhưng tựu trung, tất cả đều quy về một tham vọng đó là tối đa hóa phạm vi hoạt động từ một bộ pin nhỏ hơn với chi phí thấp nhất có thể.

Để đạt được điều đó, ngành công nghiệp pin đang bước vào một thời kỳ đổi mới mang tính cấu trúc. Thay vì tuân theo mô hình cụm pin truyền thống (cell–module–pack), nhiều nhà sản xuất đã tích hợp trực tiếp các cell pin vào cụm pin (cell-to-pack), hoặc thậm chí gắn liền với khung thân xe (cell-to-body). Đây là bước tiến giúp giảm vật liệu thụ động, tăng mật độ năng lượng và cắt giảm chi phí sản xuất.

Tuy nhiên, công ty 24M Technologies có trụ sở tại bang Massachusetts (Mỹ) đã tiến thêm một bước xa hơn, khi giới thiệu công nghệ electrode-to-pack (ETOP) – một thiết kế loại bỏ hoàn toàn khái niệm cell pin truyền thống. Theo công ty, các cụm pin hiện nay chứa nhiều vật liệu không hoạt động như nhựa, kim loại trong vỏ cell, chiếm từ 40–70% thể tích pin. ETOP tích hợp các điện cực, những thành phần trực tiếp lưu trữ và giải phóng năng lượng trực tiếp vào bộ pin, giúp phần lớn thể tích trở thành vật liệu hoạt động.

Theo lý thuyết, thiết kế này có thể nâng tỷ lệ vật liệu điện cực lên tới 80% thể tích pin so với 30–60% ở pin lithium-ion hiện nay. Điều này đồng nghĩa với khả năng tăng gấp đôi mật độ năng lượng, cho phép một chiếc xe điện có thể chạy tới 1.600 km mỗi lần sạc – gấp đôi so với phạm vi tốt nhất hiện nay.

Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành Naoki Ota nhấn mạnh: “Áp lực cạnh tranh về giá, thiết kế và hiệu suất đang gia tăng đối với các doanh nghiệp Mỹ vốn phụ thuộc quá nhiều vào pin nhập khẩu. Chúng ta không thể chỉ mở rộng quy mô sản xuất; nước Mỹ cần đổi mới về công nghệ pin để tồn tại”.

Đột phá lý thuyết hay rào cản thực tế trong ngành xe điện?

Dù đầy hứa hẹn, công nghệ điện mới này của 24M vẫn còn đối mặt với nhiều thách thức. Chuỗi cung ứng hiện tại của ngành pin được thiết kế dựa trên định dạng cell pin hình trụ hoặc dạng túi, đồng nghĩa với việc chuyển đổi sang quy trình mới sẽ cần tái cấu trúc toàn bộ nhà máy và dây chuyền sản xuất, kéo theo chi phí đầu tư khổng lồ.

Một vấn đề khác là an toàn. Trong các bộ pin truyền thống, nếu một cell gặp sự cố, lỗi có thể được cô lập mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Nhưng trong thiết kế “điện cực kín” của ETOP, việc chẩn đoán và cách ly lỗi trở nên phức tạp hơn, tiềm ẩn rủi ro nếu xảy ra quá nhiệt hoặc đoản mạch. Ngoài ra, các vật liệu không hoạt động trong pin truyền thống, dù không lưu trữ năng lượng, lại đóng vai trò quản lý nhiệt, giúp pin duy trì hiệu suất và tuổi thọ. Việc loại bỏ hoàn toàn lớp vật liệu này đòi hỏi giải pháp thay thế tương đương về khả năng tản nhiệt.

Dẫu vậy, giới chuyên gia nhận định hướng đi của 24M là bước đi đúng đắn trong bối cảnh Mỹ đang tìm cách giảm phụ thuộc vào chuỗi cung ứng pin từ châu Á, đặc biệt là Trung Quốc, nơi các tập đoàn như CATL hay BYD đang dẫn đầu thế giới về sản lượng và công nghệ.

Nếu được thương mại hóa, công nghệ ETOP không chỉ có thể được áp dụng cho xe điện, mà còn mở rộng sang các lĩnh vực khác như pin lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện hay máy bay điện cất hạ cánh thẳng đứng (eVTOL). Chính sự linh hoạt này giúp Mỹ có thể xây dựng nền công nghiệp pin nội địa, đáp ứng nhu cầu cả dân dụng lẫn quốc phòng.