QUẬN CAM, California (NV) – Trong những năm gần đây, tin tức về bình điện thể rắn (solid state battery-SSB) làm cho những người yêu thích xe điện háo hức chờ đợi. SSB dự kiến giúp cho EV đi được 600 dặm, tạo điều kiện để EV thay thế xe xăng nhanh chóng dễ dàng hơn. Hấp dẫn như vậy, hiện trạng của “cuộc đua SSB” vào đầu năm 2025 đang tới đâu?
Theo trang mạng xe điện insideevs.com, bình điện thể rắn có cảm giác như đang bị mắc kẹt trong phòng thí nghiệm. Nhưng những chuyên gia cho biết tiến trình phát triển SSB không chậm như vậy. Các công ty đang tiến gần hơn bao giờ hết đến mục tiêu thương mại hóa, nhưng vẫn còn phải vượt qua một số rào cản.
Siyu Huang, CEO của công ty khởi nghiệp Factorial cho biết: “Chúng tôi đang trong giai đoạn đột phá để đưa SSB đến gần hơn với các ứng dụng xe hơi. Thách thức chính đối với SSB là khả năng mở rộng quy mô sản xuất với số lượng lớn.” Factorial có trụ sở tại Massachusetts, là một trong những công ty dẫn đầu trong lĩnh vực này. Công ty đã ký kết các thỏa thuận phát triển SSB chung với Mercedes-Benz, Stellantis và Hyundai Motor Group.
Nói về nguyên lý hoạt động, trong một pin lithium-ion thông thường, chất điện phân thường là một hóa chất lỏng gốc lithium. Bình điện thể rắn thay thế chất điện phân đó bằng chất điện phân rắn, thường được làm từ polyme, sunfua hoặc oxit.
Nghiên cứu chỉ ra rằng sự thay đổi này mang lại những lợi thế quan trọng. Bình điện thể rắn chứa nhiều năng lượng hơn vào một thể tích nhỏ hơn. Chúng sạc nhanh hơn; đồng thời an toàn hơn, có độ ổn định nhiệt tốt hơn so với pin thể lỏng hiện tại. Chúng sẽ giải quyết nhiều vấn đề phổ biến với EV: mất phạm vi hoạt động ở nhiệt độ đóng băng, nguy cơ cháy nổ.
Ngoài Factorial, một số công ty khác cũng đang chạy đua để phát triển công nghệ này. QuantumScape có trụ sở tại California đã hợp tác với công ty con PowerCo của Tập đoàn Volkswagen để công nghiệp hóa SSB. Tập đoàn BMW và Ford đã đầu tư hàng triệu đô la vào Solid Power có trụ sở tại Colorado. Toyota và Honda đang dẫn đầu các nỗ lực phát triển SSB của riêng họ tại Nhật Bản.
Tuy nhiên, sản xuất hàng loạt SSB là một thách thức lớn. Một phần của vấn đề là không thể sử dụng cùng một nhà máy đã từng sản xuất bình điện hiện tại cho SSB. Nhà sản xuất cần phải xây dựng mọi thứ mới, điều này đòi hỏi tiền bạc và thời gian.
Nói một cách đơn giản, sản xuất bình điện đòi hỏi ba quy trình chính: sản xuất điện cực, sản xuất và “thiết lập điều kiện” (conditioning) tế bào bình điện (cell). Các quy trình và chuỗi cung ứng hiện nay được tối ưu hóa để sản xuất pin lithium-ion thế hệ cũ; bây giờ phải sắp xếp lại những quy trình đó cho bình thể rắn. Sự thay đổi nay tương tự như chuyển đổi từ dây cáp đồng sang cáp quang. Cần phải thiết kế lại toàn bộ cơ sở hạ tầng. Và vì công nghệ này vẫn còn mới, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực vượt qua những rào cản để đạt được hiệu suất và độ tin cậy cao.
Factorial đang làm như vậy, xây dựng các quy trình độc quyền mới, trong khi vẫn tiếp tục áp dụng một số kỹ thuật đã được sử dụng để sản xuất pin lithium-ion. Năm ngoái, công ty mở dây chuyền sản xuất SSB được cho là lớn nhất tại Hoa Kỳ tại Methuen, Massachusetts. Công ty gửi một “mẫu B” đến Mercedes-Benz để thử nghiệm. “Mẫu B” dùng để chỉ nguyên mẫu bình điện gần với điều kiện sản xuất.
Factorial tuyên bố các SSB của họ có thể cho phép xe điện có phạm vi di chuyển trên 600 dặm, cao hơn gấp đôi so vối con số trung bình hiện nay là 283 dặm. Factorial cũng tuyên bố chúng có thể hoạt động tốt ở nhiệt độ hoạt động trên 90 độ C; và giảm 40% trọng lượng so với bình điện thông thường.
Giảm trọng lượng bình sẽ giúp làm giảm các cấu trúc hỗ trợ, làm giảm chi phí. Với mỗi pound giảm đi, các nhà sản xuất có thể tiết kiệm được $5 cho chi phí bình. Người Mỹ ưa chuộng những chiếc SUV và xe pickup cỡ lớn. Những chiếc xe này cần những bình điện có công suất lớn. SSB là một giải pháp tuyệt vời cho phân khúc SUV/xe tải.
Với những hứa hẹn như vậy, với sự trông đợi của người sử dụng cao như vậy, các nhà sản xuất càng thận trọng khi tung ra bình điện thể rắn đầu tiên trên thị trường. Họ không muốn tung ra một sản phẩm gây thất vọng. (HD)
