Pin thể rắn – niềm hy vọng của Toyota

Loại pin thể rắn được Toyota hứa hẹn sẽ thay đổi cuộc chơi không chỉ đối với xe điện mà còn với toàn bộ ngành công nghiệp ôtô.

Công nghệ pin thể rắn (Soild-state battery) là một giải pháp tiềm năng cho tất cả những hạn chế mà xe điện chạy bằng pin lithium-ion thông thường phải đối mặt, bao gồm quãng đường di chuyển ngắn trong một lần sạc cũng như thời gian sạc. Đó có thể là 500 km mỗi lần sạc, và 10 phút sạc đầy. Toyota có kế hoạch trở thành công ty đầu tiên bán xe điện trang bị sẵn pin thể rắn trong thời gian tới. Nhà sản xuất ôtô lớn nhất thế giới sẽ công bố một mẫu xe mới vào năm tới.

Những chiếc xe điện đang được Toyota nghiên cứu, phát triển sẽ có phạm vi hoạt động cao hơn gấp đôi so với xe chạy bằng pin lithium-ion thông thường trong cùng điều kiện. Tất cả đều được hoàn thiện mà không làm ảnh hưởng không gian nội thất kể cả chiếc xe nhỏ gọn nhất.

Nền tảng phát triển xe điện của Toyota mang tên e-TNGA. Ảnh: Toyota

Pin thể rắn được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp thay thế khả thi cho pin lithium-ion sử dụng dung dịch điện phân dạng lỏng. Sự đổi mới sẽ làm giảm nguy cơ hỏa hoạn và tăng năng lượng so với trọng lượng của pin.

Sẽ mất khoảng 10 phút để sạc một chiếc xe điện được trang bị pin thể rắn, giảm 2/3 thời gian sạc. Pin có thể kéo dài quãng đường đi được của một chiếc xe điện nhỏ gọn, trong khi vẫn giữ được khoảng để chân thoải mái.

Toyota đứng đầu bảng xếp hạng toàn cầu với hơn 1.000 bằng sáng chế liên quan đến pin thể rắn. Nissan Motor cũng đã có kế hoạch phát triển pin thể rắn của riêng mình để cung cấp năng lượng cho một chiếc xe vào năm 2028. Điều này khiến công nghệ pin mới sẽ có ảnh hưởng đến các công ty trong chuỗi cung ứng.

Các nhà sản xuất linh kiện ôtô Nhật Bản đang gấp rút xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết để cung cấp cho các nhà sản xuất ôtô. Đơn cử như Mitsui Mining & Smelting, thường được gọi với cái tên Mitsui Kinzoku – công ty chuyên cung cấp, sản xuất phụ tùng và bộ phận phụ trợ cho xe hơi, sẽ thành lập một cơ sở thí điểm sản xuất chất điện phân rắn cho pin. Địa điểm sản xuất đặt tại trung tâm nghiên cứu và phát triển ở tỉnh Saitama, Nhật Bản. Công ty có thể sản xuất hàng chục tấn chất điện phân rắn hàng năm vào năm tới, đủ để đáp ứng các đơn đặt hàng.

Công ty dầu khí Idemitsu Kosan đang lắp đặt thiết bị sản xuất chất điện phân rắn tại tỉnh Chiba với mục tiêu bắt đầu hoạt động vào năm tới. Sản xuất chất điện phân rắn đòi hỏi phải làm rắn sunfua – hợp chất đặc biệt của ngành công nghiệp hóa chất và kim loại. Sumitomo Chemical – công ty hóa chất Nhật Bản cũng đang phát triển vật liệu.

Các nhà sản xuất Nhật Bản như Sony và Panasonic đã đi tiên phong trong việc thương mại hóa các khối pin cho xe cộ. Nhưng kể từ cuối những năm 2000, các đối thủ đến từ Trung Quốc đã nổi lên. Công ty Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL), hiện là nhà cung cấp pin lithium-ion lớn nhất thế giới. Asahi Kasei của Nhật Bản, từng là công ty dẫn đầu toàn cầu về vật liệu tách pin, đã từ bỏ ngôi vương vào năm ngoái cho Shanghai Energy.

Các phương tiện sử dụng động cơ điện được dự đoán sẽ trở nên phổ biến trong bối cảnh toàn cầu chuyển hướng khỏi khí thải carbon. Chính phủ Nhật Bản đã và đang khuyến khích sự phát triển của pin thể rắn, với nhận định rằng phần lớn công nghệ liên quan đến hiệu suất ôtô sẽ phụ thuộc vào Trung Quốc nếu hiện trạng được giữ nguyên.

Chính phủ Nhật đang tạo một quỹ khoảng 19,2 tỷ USD để hỗ trợ công nghệ khử khí thải carbon. Các nhà hoạch định chính sách sẽ xem xét sử dụng khoản tiền để cung cấp các khoản trợ cấp hàng trăm tỷ yen nhằm tài trợ phát triển các loại pin mới.

Mục tiêu là hỗ trợ sự phát triển của cơ sở hạ tầng trong sản xuất hàng loạt tại Nhật. Vì pin thể rắn sử dụng lithium, một nguyên tố có trữ lượng hạn chế trên thế giới, nên chính phủ sẽ hỗ trợ mua lithium.

Đối với các hãng xe châu Âu, Volkswagen có kế hoạch sản xuất pin thể rắn sớm nhất vào năm 2025 thông qua liên doanh với một công ty khởi nghiệp của Mỹ.

Tại Trung Quốc, tập đoàn công nghệ QingTao (Kunshan) Energy Development sẽ chi 153 triệu USD vào nghiên cứu và phát triển sản xuất pin thể rắn, cùng các lĩnh vực khác. Khoản đầu tư sẽ kéo dài trong ba năm bắt đầu từ năm 2021.