Pin sẽ là yếu tố quyết định trong cuộc chiến xe điện

Cuộc đua xe điện toàn cầu xuất hiện một ngách cạnh tranh mới với mục tiêu thu gọn kích cỡ bộ pin càng nhỏ càng tốt.

Một nghịch lý đang diễn ra ngay trong lòng ngành ôtô điện. Tesla và các đối thủ đang nỗ lực gia tăng phạm vi hoạt động của xe điện lên mức trên 482 km giữa các lần sạc nhằm giảm bớt các lo ngại của khách hàng liên quan đến hạ tầng, bao gồm số lượng cũng như vị trí các trạm sạc.

Trong khi đó, các công ty khởi nghiệp chuyên về pin ôtô lại kỳ vọng rút gọn phạm vi vận hành của xe điện. Bởi lẽ một khi kích cỡ pin được giảm đi, độ bền tăng lên và thời gian sạc cũng được rút ngắn, khoảng cách đi được sau mỗi lần sạc không còn là vấn đề đáng lưu tâm.

Trong nỗ lực sản xuất pin sạc nhanh với kích thước nhỏ gọn, những công ty này đang thử nghiệm các vật liệu như Silicon-Carbon, Vonfram và Niobium giúp tăng nhanh tốc độ sạc cho pin ôtô.

Sạc nhanh được cho là sẽ kích thích sự phát triển của ôtô điện. Ảnh: Getty.

Tính năng sạc nhanh tại trạm sạc công cộng được kỳ vọng sẽ cho phép các nhà sản xuất xúc tiến ra mắt nhiều mẫu ôtô điện trang bị bộ pin có kích thước gọn hơn.

Nếu xét trên thực tế rằng bộ pin là phụ tùng tốn kém nhất trên xe, những nhà sản xuất ôtô điện cũng sẽ nhờ vậy mà giảm được chi phí, đồng thời gia tăng lợi nhuận thông qua doanh số tăng cao và tệp khách hàng ngày một mở rộng.

Sai Shivareddy, CEO của Nyobolt – công ty khởi nghiệp đang phát triển vật liệu cực dương từ oxit của Niobium cho các loại pin sạc nhanh – bật mí rằng những người dùng tiên phong trong phân khúc cao cấp yêu cầu được sử dụng bộ pin lớn kèm phạm vi hoạt động rộng hơn.

“Tuy vậy, xe điện thực chất cần một bộ pin nhỏ nhưng cung cấp khả năng sạc nhanh. Điều này sẽ đảm bảo thời gian sạc tương tự với khi đổ đầy bình chiếc xe sử dụng động cơ đốt trong”, Sai Shivareddy nhận định.

Cạnh tranh khốc liệt

Sạc nhanh xét cho cùng vẫn là một con dao hai lưỡi. Tính năng này tuy hữu dụng nhưng có thể làm giảm tuổi thọ hoặc khiến pin bị quá nhiệt dẫn đến nguy cơ hỏa hoạn.

Đây là lý do mà các hãng ôtô điện đều giới hạn tốc độ sạc để bảo vệ bộ phận quan trọng nhất trên xe.

Trung Quốc hiện là quốc gia thống lĩnh thị trường pin ôtô điện thế giới. Các công ty như Contemporary Amperex Technology đang phát triển một loại pin mang đến phạm vi hoạt động rộng ấn tượng trong chỉ một lần sạc.

Chứng kiến sự bành trướng ấy, những công ty khởi nghiệp của phương Tây như Nyobolt và Echion Technologies hay Group14 Technologies đến từ Mỹ cũng gấp rút xúc tiến các nghiên cứu liên quan đến vật liệu điện cực hòng đưa pin sạc siêu nhanh và an toàn ra thị trường.

Nybolt và Echion đang trong giai đoạn thử nghiệm và phát triển Niobium, kim loại chuyển tiếp mềm, dễ uốn và có màu xám thường được dùng trong gia cường thép.

Nguyên liệu này được chế tạo thành các cọc điện cực của pin ôtô, mang đến khả năng sạc siêu nhanh cùng với tuổi thọ kéo dài hơn nhiều so với các loại pin hiện có trên thị trường.

Jean de La Verpilliere cầm trên tay bộ pin do Echion phát triển có khả năng sạc nhanh chỉ trong vài phút. Ảnh: Nick Carey/Reuters.

Nyobolt đang hướng đến phát triển pin cho các mẫu xe đua chạy điện thông qua kích thước nhỏ cùng khả năng sạc nhanh của bộ pin mà họ nghiên cứu. Trong khi đó, Echion lại khởi đầu với cung cấp pin cho các xe điện phục vụ khai khoáng hoạt động cường độ cao.

CEO Jean de La Verpilliere cho biết mục tiêu của Echion là chế tạo pin phục vụ ôtô điện chở khách vào năm 2025.

“Kích thước pin nhỏ hơn sẽ giảm giá thành xe điện, đồng nghĩa với khả năng tiếp cận ôtô điện trở nên dễ hơn với nhiều người”, Jean de La Verpilliere nhận định.

Rogerio Marques Ribas, người đứng đầu mảng pin của Công ty khai khoáng Brazil, cho biết mặc dù mật độ năng lượng của pin Niobium thấp hơn tới 20%, chúng có thể duy trì tuổi thọ cũng như mức độ an toàn cao hơn từ 3 đến 10 lần dưới điều kiện sạc nhanh so với các loại pin hiện có trên thị trường.

“Trong tương lai gần, người dùng rồi sẽ tự hỏi tại sao lại cần tới bộ pin ôtô có kích thước lớn”, vị này lạc quan.

Trong khi đó, Group14 Technologies đang nghiên cứu vật liệu Silicon-Carbon trong chế tạo cọc dương cho phép pin lithium-ion gia tăng mức năng lượng nạp vào đến 50%. Hồi tháng 5, Group14 Technologies đã huy động thành công 400 triệu USD từ các nhà đầu tư.

Khi thử nghiệm vật liệu Silicon-Carbon, nhà sản xuất pin StoreDot đã ghi nhận mức dung lượng pin lên đến 80% chỉ trong vòng 10 phút.

“Khi pin có thể được sạc đầy chỉ trong 5 hay 10 phút thì phạm vi hoạt động 240 km hay 480 km cũng không còn đáng quan ngại”, Rick Luebbe, CEO của Group14 Technologies, kết luận.

Theo dữ liệu từ nền tảng khởi nghiệp PitchBook, các quỹ đầu tư đã rót vào mảng công nghệ pin ôtô điện khoảng tiền khổng lồ lên đến 9,4 tỷ USD trong năm 2021. Con số này nhiều hơn sáu lần so với một năm trước đó.

tỷ USDKhoản đầu tư rót vào mảng pin ôtô điện trong 3 năm gần nhấtNguồn: PitchBookMức đầu tư202020217 tháng đầu 20220246810

“Chúng ta chỉ mới ở giai đoạn phôi thai”, Lincoln Merrihew, phó chủ tịch công ty phân tích dữ liệu Pulse Labs, ví von về mảng pin ôtô điện.

Tương lai của pin ôtô

Xét cho cùng, xu hướng thu nhỏ kích thước bộ pin cũng có thể phần nào giảm bớt tình trạng tắc nghẽn nguyên liệu đang tồn tại giữa lúc nhu cầu xe điện tăng cao.

Đồng thời, sự thay đổi trong tư duy thiết kế cũng giúp thu gọn nhu cầu sử dụng coban và niken, thị trường mà Trung Quốc đang áp đảo ở mảng tinh chế và gia công.

Các nhà sản xuất ôtô cũng có thể nhân cơ hội này tiếp tục khẳng định tính bền vững bằng cách giảm thiểu lượng vật liệu độc hại tồn tại trong xe điện, đồng thời đảm bảo cắt giảm phát thải CO ₂ xảy ra trong quá trình sản xuất.

Jim Farley – CEO của Ford Motor – đã từng nhận định việc tái thiết kế để giảm thiểu kích thước pin sẽ là yếu tố làm thay đổi cục diện ngành ôtô điện.

Ông cũng bổ sung rằng tìm kiếm “một loại pin nhỏ nhất cùng phạm vi hoạt động rộng nhất” là mục tiêu tối thượng mà Ford hướng đến cho thế hệ xe điện tiếp theo của hãng kể từ năm 2026.

Ford định hướng phát triển ôtô điện với kích thước pin nhỏ hơn. Ảnh: Handout Photo.

Our Next Energy (ONE), một công ty có trụ sở tại Michigan, tạo ra bước đột phá bằng việc phát triển một loại pin tiêu chuẩn Lithium Iron Phosphate (LFP) với các thành phần cao cấp và đắt tiền hơn.

Bộ pin của ONE sẽ cho phép người dùng được tùy chọn phạm vi hoạt động trên ôtô điện từ thấp, trung bình cho đến cao.

Theo Reuters, dữ liệu do ngành ôtô điện thu thập tại Mỹ cho thấy trung bình mỗi người sử dụng xe điện trên một quãng đường ngắn hơn 48 km mỗi ngày. Ở châu Âu, con số này thậm chí thấp hơn 24 km.

“Hầu hết người dùng lái ôtô đến cửa hàng, gặp bạn bè hay đưa con đến trường chứ không phải là chuyến đi xa đến tận Monaco để tắm nắng”, Isobel Sheldon, giám đốc chiến lược của công ty pin Britishvolt’s, hóm hỉnh nhìn nhận.

Cô cũng cho rằng, người dùng sẽ bắt đầu đặt câu hỏi vì sao họ phải chi nhiều tiền cho một bộ pin mà rõ ràng sẽ chẳng bao giờ khai thác hết công suất.

“Thị trường sẽ có tiếng nói quyết định lên việc xác định phạm vi hoạt động phù hợp của pin ôtô”, Mujeeb Ijaz, CEO của Our Next Energy, kết luận.