Được ví như tương lai của ngành xe điện toàn cầu với khả năng sạc nhanh, phạm vi hoạt động trên 1.000 km nhưng pin thể rắn đang gặp nhiều rào cản, khiến lộ trình thương mại hóa liên tục bị đẩy lùi.
Pin thể rắn của Chery có mật độ năng lượng lên đến 600 Wh/kg ẢNH: CARNEWSCHINA
Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có mẫu xe thương mại nào được bán đại trà, trang bị pin thể rắn. Mốc thời gian các thương hiệu ô tô lớn đưa ra liên tục bị đẩy lùi, từ 2025 cho đến 2027, thậm chí sau 2030. Điều đó cho thấy công nghệ này vẫn đang gặp rất nhiều rào cản trong quá trình thương mại hoá.
Pin thể rắn gặp khó về kỹ thuật và chi phí
Khác biệt cốt lõi của pin thể rắn là thay thế dung dịch điện phân lỏng dễ cháy bằng vật liệu rắn (gốm, thủy tinh hoặc polymer). Cấu trúc này giúp pin an toàn, chịu nhiệt tốt và chứa nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, chính đặc tính “rắn” tạo ra nhiều thách thức nan giải.
Trong đó, thách thức lớn nhất là sự tiếp xúc giữa các lớp vật liệu. Trong quá trình sạc/xả, các điện cực sẽ có sự co giãn, khiến các lớp vật liệu cứng bị tách rời, tạo ra các khe hở. Hậu quả là dòng điện bị ngắt quãng, điện trở tăng và tuổi thọ pin giảm sút nhanh, chu kỳ sạc bị rút ngắn đáng kể so với pin lithium-ion.
Đa số xe điện hiện nay dùng công nghệ pin lithium-ion ẢNH: C.T
Bên cạnh đó, sự giãn nở điện cực trong quá trình sạc/xả cũng tạo ra hiện tượng gai lithium, gồm những tinh thể kim loại sắc nhọn, có thể đâm thủng lớp điện phân, gây hiện tượng đoản mạch.
Ngoài góc độ kỹ thuật, chi phí sản xuất pin thể rắn khá đắt đỏ. Nhóm vật liệu điện phân rắn gồm có polymer, oxit và sulfide, đều có những ưu, nhược điểm riêng biệt. Điều này đòi hỏi môi trường sản xuất cực kỳ khắt khe (chân không hoặc độ ẩm gần bằng 0).
Do đó, chi phí sản xuất bộ pin thể rắn ước tính cao gấp 4 – 25 lần so với pin lithium-ion hiện nay, khiến giá thành xe điện bị đội lên đáng kể, không phù hợp với các dòng ô tô phổ thông.
Giải pháp pin bán rắn đang được nghiên cứu
Trước khó khăn của pin thể rắn, nhiều nhà sản xuất pin, thương hiệu ô tô điện lớn chuyển sang nghiên cứu công nghệ pin bán rắn.
Nio ET7 sử dụng công nghệ pin bán rắn, phạm vi hoạt động lên tới 1.000 km ẢNH: CARNEWSCHINA
Theo đó, công nghệ pin này vẫn dùng chất điện phân rắn nhưng trộn thêm khoảng 5 – 10% dung dịch chất điện phân dạng lỏng. Lượng dung dịch nhỏ này giải quyết bài toán tiếp xúc bề mặt giữa các điện cực, đảm bảo độ bền mà vẫn cải thiện mật độ năng lượng.
Các mẫu xe điện Trung Quốc công bố tầm hoạt động 1.000 km bán ra gần đây như Nio ET7, IM L6… thực chất đang sử dụng công nghệ pin bán rắn, không phải pin thể rắn hoàn toàn.
Nhìn chung, pin thể rắn vẫn là đích đến cuối cùng nhờ ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên, người dùng cần nhìn nhận thực tế đây là cuộc đua đường dài. Trong 5 – 7 năm tới, pin Lithium-ion lỏng và pin bán rắn vẫn sẽ giữ vai trò chủ đạo nhờ cân bằng giữa hiệu năng và chi phí.
Nguồn: thanhnien.vn
