Tại sao pin ô tô điện lại có mức giá “khủng”?

Một bộ pin xe điện có giá khoảng 143 triệu đồng, được sản xuất để có dung lượng lớn nhằm tăng phạm vi hoạt động, đồng thời có thể sạc lại nhiều lần và giảm thiểu tối đa rủi ro cháy nổ do tai nạn.

Giá một bộ pin ô tô điện đã giảm tới 89% trong thập kỷ qua (Ảnh: Bloomberg).

Phần lớn là do những thành phần cấu tạo nên pin. Ô tô điện sử dụng cùng một loại pin lithium-ion có thể sạc lại như trong máy tính xách tay hoặc điện thoại di động, nhưng chúng có kích thước lớn hơn gấp nhiều lần đồng thời các tế bào của pin được nhóm lại trong các gói giống như một chiếc vali lớn để cho phép pin cung cấp nhiều năng lượng hơn cho ô tô điện.

Thành phần đắt nhất trong mỗi tế bào pin là cực âm, một trong hai điện cực lưu trữ và giải phóng điện. Các vật liệu cần thiết trong ca-tốt để có nhiệm vụ chứa nhiều năng lượng thường rất đắt tiền. Ngoài ra, các kim loại như coban, niken, liti và mangan, được khai thác, xử lý và chuyển đổi thành các hợp chất hóa học có độ tinh khiết cao tiêu tốn một khoản chi phí lớn.

Theo Bloomberg GNEF, chi phí cho một bộ pin ô tô điện vào khoảng 6.300 USD (khoảng 143 triệu đồng). Hiện tại, mức giá trung bình của pin là 139 USD/kWh và mức giá này vào năm 2010 là 1.191 USD. Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của công nghệ trong việc chế tạo pin ô tô điện, theo dự báo của BNEF các gói lithium-ion đang trên đà giảm xuống 92 USD/kWh vào năm 2024 và chỉ còn 58 USD/kWh vào năm 2030.

Làm thế nào để pin rẻ hơn?

Trọng tâm chính của các nhà sản xuất pin ô tô điện là các vật liệu đắt tiền, đặc biệt là coban do có ưu điểm là không quá nóng. Ngoài ra, một lựa chọn là thay thế kim loại bằng niken, rẻ và chứa nhiều năng lượng hơn. Tuy nhiên, các công ty cần phải nghiên cứu các phương pháp để đảm bảo an toàn cho pin do coban dễ bắt lửa có thể gây cháy nếu xảy ra sự cố.

Ngày càng có nhiều phương pháp thay thế các thế bào trong pin ô tô điện nhằm tiết kiệm chi phí cũng như nâng cao tính tự chủ của pin (Ảnh: Bloomberg).

Một động thái khác là sử dụng các chất thay thế hoàn toàn không chứa coban, chẳng hạn như pin lithium iron phosphate giá rẻ, từng bị chê là có hiệu suất kém hơn nhưng đang giành được sự hồi sinh trong thời gian gần đây.

Loại pin này đã thay thế cho nhiều mẫu pin khác như lithium-ion được sử dụng tiêu chuẩn cho nhiều mẫu xe điện hiện nay thay vì một bộ pin phù hợp với từng kiểu xe nhằm tiết kiệm thêm chi phí sản xuất cũng như giảm thiểu giá thành cho ô tô điện.

Rủi ro hỏa hoạn?

Pin lithium-ion dù được sử dụng trong ô tô hay các thiết bị như điện thoại thông minh, đều có thể bốc cháy nếu chúng được sản xuất kém, bị hỏng do tai nạn hoặc phần mềm phụ trách hoạt động của pin được thiết kế hoạt động không đúng cách.

Trước đó, General Motors đã quyết định triệu hồi hơn 100.000 chiếc Chevrolet Bolt để sửa chữa lỗi trên pin có thể cháy, gây thiệt hại cho tập đoàn ô tô này hơn 1,8 tỷ USD. Các vụ cháy nổ hoặc sự cố pin ô tô điện quá nóng đã xảy ra cũng ảnh hưởng đến các dự án lưu trữ năng lượng lớn ở Australia hay California khi hỏa hoạn trên ô tô điện không dễ dàng dập tắt.

Chẳng hạn, một chiếc xe Tesla Model S bốc cháy sau khi gây tai nạn ở Texas, các nhân viên cứu hỏa đã phải mất 4 giờ đồng hồ và tốn hơn 113.560 lít nước để có thể dập tắt chiếc xe này. Ngay sau đó, hãng Tesla đã khẳng định rằng những sự cố liên quan đến các mẫu xe điện đã thu hút sự chú ý quá mức của truyền thông.

Trung bình để có thể dập tắt một vụ cháy pin xe điện cần tới 94.635 lít nước, trong khi đối với xe động cơ đốt trong là 1.135 lít (Ảnh: Motor).

Theo Báo cáo Tác động năm 2020, ô tô có động cơ đốt trong (ICE) bốc cháy với tần suất cao hơn rất nhiều. Từ năm 2012 đến năm 2020, cứ 330 triệu km đi được trên mẫu xe Tesla lại có một vụ cháy, so với các phương tiện ICE, trung bình một vụ cháy xảy ra sau 30,5 triệu km.

Các loại pin có giống nhau không?

Pin ô tô điện có thành phần cơ bản giống nhau: hai điện cực – một điện cực âm và một cực dương và một chất điện giúp truyền tải diện tích giữa chúng. Nhưng có sự khác biệt trong các vật liệu được sử dụng.

Hệ thống lưu trữ dạng lưới hoặc các phương tiện di chuyển quãng đường ngắn có thể sử dụng hóa chất ca-tốt rẻ và ít mạnh hơn, kết hợp lithium, sắt và phosphate.

Đối với các loại xe hiệu suất cao hơn, các nhà sản xuất ô tô ưu tiên các vật liệu giàu năng lượng hơn, chẳng hạn như oxit lithium; niken; coban; nhôm. Các cải tiến hơn nữa đang tìm cách cải thiện khả năng tự chủ của pin cũng như tốc độ sạc.

Chi phí có phải là rào cản lớn nhất đối với xe điện?

Phạm vi hoạt động của ô tô điện vẫn đang là một vấn đề, chiếc ô tô điện đắt nhất hiện nay có thể di chuyển được quãng đường khoảng 643 km hoặc hơn trước khi phải sạc lại. Trong khi, đa số người tiêu dùng vẫn đang xem xét lo lắng về tần suất, thời gian sạc lại sau mỗi lần di chuyển.

Mặt khác, các nhà sản xuất ô tô và chính phủ trên nhiều quốc gia đã tham gia trực tiếp vào việc triển khai cơ sở hạ tầng sạc công cộng cho người lái xe trên đường. Tuy nhiên, phần lớn việc sạc lại thường diễn ra tại nhà hay các khu chung cư, đồng nghĩa người dùng sẽ phải trả một khoản chi phí khác nếu sạc tại các nơi công cộng.

Pin thể rắn đang được nghiên cứu sẽ nâng tầm hoạt động của xe điện lên đến 50% cũng như giảm thiểu rủi ro cháy nổ (Ảnh: Bloomberg).

Trong khi, giá trung bình của một bộ sạc tại nhà đã giảm 18% kể từ năm 2019 xuống còn khoảng 650 USD (tương đương 14,8 triệu đồng). Tại Việt Nam, chi phí cho một bộ sạc tại nhà của xe điện VinFast dự kiến khoảng 5,5 triệu đồng, rẻ hơn nhiều so với thế giới.

Được mong đợi nhiều nhất là sự xuất hiện của pin thể rắn, hứa hẹn nâng cấp hiệu suất rất lớn bằng cách thay thế các thành phần chất lỏng dễ cháy, cho phép sạc và xả nhiều lần. Các thành phần trong pin thể rắn được cấu tạo từ gốm, thủy tinh, polyme.

Công ty Quantum Scape Corp cho biết, họ có những đổi mới trong lĩnh vực pin thể rắn để tăng phạm vi hoạt động của ô tô lên tới 50% và công nghệ này có thể được triển khai trên các phương tiện xe điện vào năm 2026.

Một trọng tâm khác của ngành là sửa đổi các cực dương thường được làm bằng chì để thêm nhiều silicon hoặc bằng cách sử dụng kim loại liti. Công ty Form Energy đang phát triển các loại pin bằng sắt mà hãng cho biết có thể tạo ra các lưới điện hoàn toàn không chứa carbon.

Ngoài ra, một số nhà sản xuất pin khác cũng đang nghiên cứu kế hoạch thay thế lithium hoặc kết hợp nó với công nghệ ion natri rẻ hơn rất nhiều so với các mẫu pin trước đó.