Bên cạnh thỏa thuận ghi nhớ với Gotion High-Tech (Trung Quốc) trong kế hoạch cung ứng pin Lithium-ion (LFP) cho ôtô điện, xây dựng nhà máy sản xuất cell pin đầu tiên tại Việt Nam, VinFast cho biết đang đàm phán với hai đối tác khác về pin thể rắn (SSB) và pin lithium-ion mới với khả năng sạc đầy 80% trong 4-5 phút.
Công nghệ pin sạc siêu nhanh trong khoảng 5 phút từ StoreDot, công ty có trụ sở tại Israel. Công nghệ của hãng này sử dụng một điện cực làm bằng các hạt nano bán dẫn thay cho graphite (than chì) như sử dụng trên pin lithium-ion thông thường. Mục đích để các ion có thể di chuyển nhanh hơn và dễ dàng hơn.
Pin sạc nhanh của StoreSot do Eve Energy (Trung Quốc) chế tạo trên dây chuyền tiêu chuẩn.
Vài trò của các ion lithium trong lòng pin là di chuyển để lưu trữ điện tích. Nhưng khi quá trình sạc nhanh diễn ra với loại điện cực bằng than chì, các ion này bị nghẽn và có thể biến thành kim loại gây ra hiện tượng đoản mạch.
Các hạt nano do StoreDot nghiên cứu dựa trên thành phần chính là germanium, tan trong nước và dễ xử lý hơn trong quá trình sản xuất. Nhưng hãng dự kiến sẽ sử dụng silicon, rẻ hơn nhiều và hy vọng những mẫu đầu tiên sẽ được ra mắt cuối 2021 với giá thành tương đương với các loại pin Li-ion hiện hành.
Bên cạnh công nghệ pin mới, để đạt tốc độ sạc 5 phút, StoreDot cho biết cần những trạm sạc với công suất lớn hơn thông thường. Nếu sử dụng cơ sở hạ tầng trạm sạc sẵn có như hiện nay, StoreDot đặt mục tiêu mỗi lần sạc pin trong 5 phút sẽ cấp đủ điện cho quãng đường 161 km.
Tốc độ sạc là một trong những trở ngại khiến ôtô điện chưa thể cạnh tranh với ôtô xăng, dầu truyền thống ở khía cạnh tiếp "nhiên liệu". Tesla hồi 2019 ra mắt mô hình trạm sạc Supercharge thế hệ thứ 3 (V3) tại Mỹ. Với tụ điện công suất 1.000.000 W, cung cấp nguồn sạc 250 kW, xe của hãng có thể sạc trong 5 phút, cho quãng đường di chuyển 120 km.
Một trạm sạc V3 của Tesla tại Mỹ.
Công nghệ của StoreDot, Tesla hay nhiều hãng khác đều hướng đến việc giảm thời gian sạc đầy nhưng vẫn đảm bảo tuổi thọ pin. StoreDot nói rằng pin của hãng có thể sạc lại 1.000 vòng sạc trong khi vẫn duy trì được 80% dung lượng ban đầu.
Về pin thể rắn (SSB), VinFast đang làm việc với đối tác Prologium (PLG) của Đài Loan. Pin thể rắn nếu được thương mại hóa, sẽ mở ra một cuộc cách mạng cho tương lai ngành xe điện thế giới khi không những giúp tăng năng lượng lưu trữ, tức tăng quãng đường di chuyển của xe, mà còn giảm thời gian sạc đầy so với các loại pin hiện nay. Trở ngại đối với pin SSB là giá thành khi chi phí sản xuất còn đắt đỏ.
Trong số các hãng đầu tư nghiên cứu pin thể rắn, Toyota tỏ ra sốt sắng nhất với công nghệ này. Hãng có kế hoạch trở thành công ty đầu tiên bán xe điện trang bị sẵn pin thể rắn trong thời gian tới. Đối thủ đồng hương Nissan cũng hướng đến công nghệ pin SSB, mục tiêu ứng dụng thương mại từ 2028.
VinFast chưa đưa ra thông tin chi tiết về kế hoạch hợp tác với StoreDot và Prologium. Tuy nhiên, mục tiêu hãng hướng đến là nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ pin hiện đại để phục vụ chiến lược biến VinFast trở thành hãng xe điện toàn cầu trong thời gian tới.
Tuy vậy, hãng xe Việt sẽ phải giải quyết nhiều thách thức khác bên cạnh công nghệ nếu muốn phổ cập xe điện. Một trong những vấn đề lớn nhất là giá. Dù StoreDot hay pin thể rắn có giảm được chi phí thì đây vẫn là những công nghệ bước đầu tốn kém hơn sạc truyền thống. Chính sách cho thuê pin là một cách để nhà sản xuất gánh bớt chi phí cho người sử dụng nhờ đó có thể hạ giá xe khi bán thương mại.
Pin xe điện sạc đầy trong 5 phút
Pin xe điện sạc đầy siêu nhanh đánh dấu bước tiến vượt bậc để ôtô điện cạnh tranh với xe chạy xăng ở giá cả và sự thuận tiện. Xe điện là bộ phận thiết yếu trong kế hoạch hành động nhằm giải quyết khủng hoảng khí hậu, tuy nhiên việc hết điện giữa hành trình là nỗi lo lắng cho các tài xế. Để giải quyết vấn đề này, công ty StoreDot có trụ sở tại Israel đã phát triển một loại pin lithium-ion mới và hãng sản xuất Trung Quốc Eve Energy đã đảm nhận vai trò chế tạo loại pin này trên dây chuyền tiêu chuẩn.
StoreDot đã chứng minh pin "sạc siêu nhanh" của hãng này hoạt động hiệu quả với điện thoại, máy bay không người lái và xe máy điện. Đến nay 1.000 viên pin đã được sản xuất nhằm trình diễn công nghệ của hãng này đối với các nhà sản xuất ôtô cũng như các công ty khác. Daimler, BP, Samsung và TDK là những hãng đầu tư vào StoreDot, nâng số vốn của công ty này đến thời điểm hiện tại lên 130 triệu USD.
Một phụ nữ cầm cáp sạc ôtô điện. Hết điện giữa hành trình là nỗi lo chủ yếu của các tài xế.Năm 2020, StoreDot được Bloomberg New Energy Finance xếp hạng là một trong 10 thương hiệu tiên phong trong lĩnh vực năng lượng mới. Loại pin này có thể sạc đầy trong 5 phút nhưng sẽ cần đến những trạm sạc có công suất lớn hơn nhiều so với loại đang được sử dụng hiện nay. Với việc sử dụng cơ sở hạ tầng trạm sạc sẵn có, StoreDot đặt mục tiêu mỗi lần sạc pin trong 5 phút sẽ cấp đủ điện cho quãng đường 161 km, trong 2025.
"Chướng ngại số một cho việc lựa chọn ôtô điện không còn là giá cả, mà là nỗi lo về phạm vi hoạt động", giám đốc điều hành StoreDot, Doron Myersdorf, cho biết. "Bạn lo sợ rằng sẽ bị kẹt trên cao tốc hoặc sẽ phải ngồi hai tiếng đồng hồ ở trạm sạc điện. Nhưng nếu trải nghiệm của tài xế hoàn toàn giống như việc nạp nhiên liệu cho xe chạy xăng, toàn bộ nỗi lo lắng sẽ biến mất".
"Pin lithium-ion sạc trong năm phút từng được xem là bất khả thi", ông nói. "Nhưng chúng tôi không rao bán nguyên mẫu đầu tiên trong phòng thí nghiệm, chúng tôi bán mẫu kỹ thuật từ dây chuyền sản xuất hàng loạt. Điều này chứng minh sản phẩm của chúng tôi có tính khả thi và đã sẵn sàng về mặt thương mại".
Các loại pin Li-ion hiện nay sử dụng graphite (than chì) làm một điện cực, trong lòng pin các ion lithium di chuyển để lưu trữ điện tích. Nhưng khi quá trình sạc nhanh diễn ra, các ion này bị nghẽn và có thể biến thành kim loại gây ra hiện tượng đoản mạch.
Pin của StoreDot thay thế graphite bằng các hạt nano bán dẫn để các ion có thể di chuyển nhanh hơn và dễ dàng hơn. Các hạt nano này dựa trên thành phần chính là germanium, tan trong nước và dễ xử lý hơn trong quá trình sản xuất. Nhưng StoreDot dự kiến sẽ sử dụng silicon, rẻ hơn nhiều và hãng hy vọng những mẫu đầu tiên sẽ được ra mắt cuối năm nay. Myersdorf cho biết giá của loại pin này sẽ tương đương với các loại pin Li-ion hiện hành.
"Trở ngại đối với quá trình sạc cực nhanh sẽ không còn nằm ở viên pin nữa", ông nói. Nay các trạm sạc và lưới điện cấp điện cho chúng cần được nâng cấp, ông nói, đó là lý do chúng tôi đang hợp tác với BP. "BP có 18.200 bãi nạp nhiên liệu và họ hiểu rằng, trong 10 năm tới, tất cả những bãi nạp nhiên liệu này sẽ bị phế bỏ, nếu họ không thay đổi mục đích sử dụng cho việc sạc điện – bởi pin đang trở thành một loại dầu mới".
Hàng chục công ty trên khắp thế giới đang phát triển pin sạc nhanh, trong đó Tesla, Enevate và Sila Nanotechnologies đều chế tạo điện cực silicon. Số khác đang nhắm tới các hợp chất khác, như Echion sử dụng hạt nano niobium oxide. Ông chủ Tesla Elon Musk hôm 18/1 đăng trên Twitter rằng, "Việc sản xuất cell pin tạo ra sức cản lớn, kìm hãm tương lai năng lượng bền vững. Đây là vấn đề rất quan trọng".
"Tôi cho rằng pin sạc nhanh sẽ có mặt trên thị trường đại chúng trong khoảng ba năm nữa", giáo sư Chao-Yang Wang, tại Trung tâm Pin và Công nghệ lưu trữ năng lượng của Đại học bang Pennsylvania, Mỹ, cho biết. "Chúng sẽ không đắt hơn nhiều; trên thực tế, chúng cho phép các hãng ôtô thu hẹp kích thước pin trên xe trong khi vẫn loại bỏ nỗi lo về phạm vi hoạt động, theo đó cắt giảm đáng kể chi phí cho pin trên ôtô".
Nghiên cứu của nhóm giáo sư Wang được tiến hành bởi công ty EC Power do ông thành lập. Nhóm này đã thận trọng gia tăng nhiệt độ của pin lên 60 độ C, cho phép các ion lithium di chuyển nhanh hơn, nhưng tránh làm tổn hại tới viên pin do các nguyên nhân từ nhiệt. Ông nói quá trình này cho phép sạc đầy trong vòng 10 phút.
Wang cho biết nghiên cứu mới đã được đăng trên tạp chí Nature Energy ngày 18/1 cho thấy loại pin này vừa có giá cả phải chăng vừa loại bỏ được nỗi lo về phạm vi hoạt động. "Cuối cùng thì chúng tôi đang giành được sự bình đẳng với xe chạy xăng ở cả giá cả và sự thuận tiện. Chúng tôi có công nghệ cho những chiếc ôtô điện 25.000 USD có thể chạy đua như những chiếc ôtô thể thao hạng sang, với khả năng sạc lại trong 10 phút và an hơn so với bất kỳ chiếc xe nào đang có mặt trên thị trường".
Wang lưu ý rằng việc sạc nhanh phải được lặp lại ít nhất 500 lần mà không gây ra hiện tượng chai pin để viên pin có vòng đời hợp lý và pin của EC Power có thể làm như vậy với 2.500 lần sạc. Myersdorf nói pin của StoreDot có thể sạc lại 1.000 vòng sạc trong khi vẫn duy trì được 80% dung lượng ban đầu.
Anna Tomaszewska, ở Đại học Hoàng gia London, Anh, người đã phê bình pin sạc nhanh năm 2019, thận trọng hơn với tốc độ quảng bá của các hãng này. "Tôi nghĩ những công nghệ như của StoreDot có thể bắt đầu gia nhập thị trường trong khoảng 5 năm tới. Tuy nhiên, bởi chúng sẽ khó chế tạo hơn và chi phí sản xuất đắt hơn, chúng tôi có xu hướng ban đầu chỉ xem chúng là sản phẩm dành cho thị trường ngách, là những cỗ xe hiệu suất cao và không phải băn khoăn về giá cả giống như xe điện", bà nói.