Ở bài viết trước , chúng tôi đã phân tích về tầm nhìn đối với xe điện của VinFast với Mercedes, Tesla, NIO, Toyota – những hãng xe điện nổi bật của các quốc gia và khu vực trên thế giới. Trong bài này, hãy cùng xem 5 hãng xe này có tiếp cận ra sao với PIN XE ĐIỆN.
CÁCH TIẾP CẬN VỚI PIN XE ĐIỆN
Trước thời kỳ nở rộ của xe điện, pin, đặc biệt là loại lithium-ion, phát triển rất chậm, hầu như không có đổi mới đáng kể về công nghệ. Pin lithium-ion vốn là một phát minh từ những năm 1970, và bắt đầu được thương mại hóa từ đầu những năm 1990. Kể từ đó đã khoảng 30 năm trôi qua, pin Lithium hiện tại đã có nhiều cải tiến để hoạt động tốt hơn, ít tốn kém hơn.
Nhìn chung, theo giới chuyên gia, trong 10 năm tới cuộc đua công nghệ pin sẽ xoay quanh việc tối ưu thời gian sạc chứ chưa thể có một phát kiến đột phá nào. Nhìn kỹ hơn, các hãng xe này đang tiếp cận thế nào với pin xe điện?
Toyota: Không ưu tiên xe thuần điện – 7 điểm
• Tự phát triển pin thể rắn;
• Dự kiến sớm đi vào sản xuất;
• Áp dụng trước tiên cho xe lai điện.
Với Toyota, dường như họ nhìn nhận tương lai của di chuyển là những mẫu xe sử dụng năng lượng Hydro; song, điều đó không có nghĩa Toyota không đầu tư phát triển công nghệ pin xe điện. Trên thực tế, ở một mức độ nhất định có thể coi đầu tư của Toyota vào công nghệ pin không thua kém gì các hãng khác trên thế giới; đó là nói về công nghệ pin thể rắn – loại pin có mật độ năng lượng cao hơn, an toàn hơn và gọn hơn so với pin Lithium-ion hiện tại.
Toyota đang nghiên cứu pin thể rắn, dự tính trang bị trước tiên trên các mẫu xe lai điện.
Tuy nhiên, giữa tháng 12/2021, Toyota đã có một hành động gây nhiều chú ý. Thông tin về sự kiện đó, nhiều tờ báo và tạp chí xe lớn và uy tín trên tầm thế giới đã có những bài viết thể hiện tính bất ngờ của sự kiện; có thể kể tới bài viết Shock! Toyota reveals brand new battery electric car line-up (tạm dịch: Choáng! Toyota giới thiệu loạt xe điện hoàn toàn mới) trên tạp chí xe Top Gear, Toyota and Lexus shock with reveal of 15 new electric cars (tạm dịch: Toyota và Lexus gây choáng khi giới thiệu 15 mẫu xe điện mới) trên tờ báo chuyên về xe lâu đời nhất thế giới Autocar, hay Toyota reveals astounding lineup of future electric cars for ‘Beyond Zero’ brand and more (tạm dịch: Quá đỗi bất ngờ, Toyota giới thiệu loạt xe điện tương lai cho dòng Beyond Zero và các dòng khác) trên tờ CNET.
Toyota dự tính sẽ trang bị pin thể rắn trước tiên trên các mẫu xe lai điện. Ảnh: heycar
Thực ra, sự kiện đó sẽ không quá ngạc nhiên nếu tính tới việc Toyota đã từng xác nhận việc phát triển pin thể rắn – loại pin được nhìn nhận là tương lai của pin xe điện. Tới khoảng giữa tháng 1/2022, Toyota chính thức xác nhận việc đầu tư cho phát triển và ứng dụng pin thể rắn cho các mẫu xe điện của hãng từ khoảng giữa thập kỷ này, tức khoảng năm 2025 sẽ bắt đầu được trang bị.
Tuy nhiên, so với các hãng xe khác cùng phát triển pin thể rắn thì chỉ khác là Toyota sẽ ứng dụng công nghệ pin tiên tiến này trước tiên trên các mẫu xe lai điện (xe lai điện – hiện diện đồng thời động cơ xăng và động cơ điện trên cùng một chiếc xe), sau đó mới tới các mẫu xe thuần điện (xe thuần điện – các mẫu xe chỉ có động cơ điện).
VinFast: Đầu tư đa dạng – 8 điểm
• Đầu tư và hợp tác phát triển nhiều công nghệ pin khác nhau;
• Đầu tư phát triển pin thể rắn, pin sạc siêu nhanh;
• Tiềm năng ứng dụng cao.
Sinh sau đẻ muộn nên VinFast thấy rõ vai trò sống còn của pin đối với xe điện. Hãng xe Việt đã ký hợp đồng đối tác chiến lược với công ty công nghệ pin của Trung Quốc – ProLogium. ProLogium là công ty phát triển pin thể rắn lithium-gốm; hợp tác giữa VinFast và ProLogium sẽ tạo lập một liên doanh để sản xuất pin thể rắn dành cho các mẫu xe điện của VinFast trong tương lai.
VinFast là một nhà đầu tư nổi trội tại StoreDot – đơn vị đang có nhiều nghiên cứu mang tính đột phá về pin xe điện.
Không chỉ hợp tác với ProLogium trong việc sản xuất pin thể rắn, VinFast còn là một nhà đầu tư nổi trội tại công ty khởi nghiệp StoreDot của Israel. Gần đây nhất vào hồi đầu tháng 1/2022, VinFast đã dẫn dắt thành công StoreDot qua vòng gọi vốn Series D với 80 triệu USD, giúp công ty khởi nghiệp này có thêm nguồn lực để hoàn thiện các công tác nghiên cứu, phát triển pin sạc cực nhanh XFC – sạc 5 phút đi được 160km – cũng như pin Mật độ năng lượng cực cao dựa trên công nghệ pin thể rắn cho tương lai. Trong vai trò là nhà đầu tư, VinFast, cùng với những cái tên nổi bật khác của thế giới như Volvo, BP, Daimler Trucks, sẽ có nhiều ưu tiên trong việc ứng dụng những công nghệ của StoreDot cho các sản phẩm của mình.
Mô phỏng pin thể rắn. Nguồn: Xiao He / IDTechEx
Nói về đặc trưng của pin thể rắn, một nghiên cứu của Tiến sĩ Xiaoxi He được đăng tải trên IDTechEx đã chỉ ra rằng “với pin thể rắn, cả điện cực và chất điện phân đều ở thể rắn. Khi ở thể rắn, chất điện phân cũng sẽ đóng vai trò giống tấm màng ngăn giữa hai điện cực trên pin lithium thông thường, từ đó giúp giảm kích thước của từng tép pin.
Do vậy, pin thể rắn có thể sẽ có kích thước gọn hơn, thiết kế đa hình dạng hơn và chứa được nhiều năng lượng hơn so với pin lithium thông thường. Không sử dụng chất điện phân ở thể lỏng cũng có thể khiến cho viên pin trở nên an toàn hơn, bền hơn khi chất điện phân thể rắn bền nhiệt và cũng cường lực hơn.”
Tuy nhiên, công nghệ pin thể rắn sẽ không sớm mà có mặt trên thị trường, phần nhiều các dự án phát triển pin thể rắn đặt mốc thương mại hóa trong khoảng từ năm 2025 đến năm 2030. Trong một tương lai gần hơn, Mercedes và Tesla đều đang có những hướng cải tiến thú vị với công nghệ pin hiện tại.
Mercedes: Tự phá kỷ lục – 9 điểm
• Tự phát triển công nghệ riêng;
• Công nghệ có tính đột phá, giải quyết được nhiều vấn đề hiện tại;
• Công nghệ có tiềm năng ứng dụng thực tế.
Bây giờ nói đến Mercedes với mẫu xe ý tưởng Vision EQXX – “mũi lao tiên phong” có thể di chuyển tới hơn 1000km chỉ trong một lần sạc.
Giữa tháng 4 vừa qua, Mercedes thông báo rằng chỉ với 1 lần sạc, Mercedes Vision EQXX đã hoàn thành chuyến đi 1000km.
Thông cáo báo chí của Mercedes nêu: “Với trình độ kỹ thuật cao và tư duy công nghệ xe đua F1, các kỹ sư về pin tại Mercedes đã thành công nén năng lượng trong bộ pin trên mẫu EQS [một mẫu sedan cao cấp hạng F] sao cho vừa với một mẫu xe cỡ nhỏ. Khối pin trên mẫu Vision EQXX có dung lượng gần 100kWh nhưng kích thước thì gọn hơn tới 50% và nhẹ hơn 30% so với bộ pin hiện tại – vốn đã là một thành tựu – trên mẫu EQS. Tổng cộng, khối pin [được trang bị trên mẫu Vision EQXX] chỉ nặng khoảng 495kg, bao gồm cả thiết bị OneBox.”
Từ những điều trên, có thể suy luận một việc rằng khối pin được trang bị trên mẫu Mercedes Vision EQXX có mật độ năng lượng rất cao, có thể đạt tới gần 400Wh/Lít (theo Mercedes), tức là gần 200Wh/kg. Nếu như công nghệ pin này được ứng dụng trên mẫu Mercedes EQS 450+ hiện tại, trọng lượng của riêng khối pin sẽ có thay đổi đáng kể, từ ước tính khoảng 713kg xuống còn 575kg.
Chuyên gia Jon Steward của Tạp chí Cleanerwatt cũng nhận định: “Hiện có xu hướng cải tiến cách sản xuất, kỹ thuật và phát triển tép pin để tăng hàm lượng silicon tại cực dương anode, từ đó gia tăng mật độ năng lượng của tép pin.”
NIO: Hành động táo bạo – 8 điểm
• Phương án mang tính sáng tạo;
• Đã thực tế đi vào vận hành;
• Chuyên gia đánh giá cao.
Trong khi các hãng xe đều có những điểm nhấn về công nghệ pin, NIO của Trung Quốc dường như muốn thu hút mọi chú ý về cách thức mà hãng xe này loại bỏ mối lo về vấn đề thời gian sạc khỏi tâm trí người dùng.
Đó là việc các mẫu xe của NIO có thể đổi pin.
Mô phỏng trạm đổi pin của NIO
Đúng vậy, thay vì phải cắm sạc và chờ thì người dùng hoàn toàn có thể tới các trạm đổi pin của NIO và để máy móc thay thế bộ pin đã cạn trên xe bằng một bộ pin mới đã được sạc đầy.
Nhà phân tích Sam Abuelsamid từ công ty tư vấn Guidehouse Insights, người đã dành hơn một thập kỷ để theo dõi sự phát triển của xe điện khắp thế giới, bình luận: “Khối pin trên xe điện là bộ phận đơn lẻ có giá trị cao nhất trên một chiếc xe điện. Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ vì pin xe điện vẫn đang ở giai đoạn phát triển nhanh, cho nên tới hiện tại, nhiều nhà sản xuất thường có chút miễn cưỡng khi phải tiêu chuẩn hóa thứ gì đó… Tesla và NIO, cả 2 hãng đều có những cách tiếp cận khác nhau khi xây dựng mô hình kinh doanh. Cá nhân tôi thấy rằng đổi pin có thể sẽ khiến NIO trở nên vô cùng cạnh tranh trước Tesla và những hãng xe khác.”
Đa phần các mẫu xe của NIO đều sử dụng chung một khối pin.
Hiện tại, NIO đang có kế hoạch mở rộng số lượng trạm đổi pin của mình, từ 888 lên khoảng 5000 trạm tới năm 2030. Trong số 888 trạm đổi pin đã mở thì phải tới hơn 800 trạm được đặt tại Trung Quốc – quê nhà của NIO, và chỉ một số lượng nhỏ được xây dựng tại thị trường châu Âu đầu tiên của hãng – Na Uy.
Chuyên trang xe điện Electrek trong một bài viết về trạm sạc của NIO cũng đã công nhận rằng: “NIO là đơn vị duy nhất cho tới hiện tại thành công trong việc xây dựng trạm đổi pin trên quy mô lớn và thuyết phục người dùng của mình đổi pin; báo cáo của NIO về hơn 500.000 lượt đổi pin trong năm 2020 có lẽ là minh chứng thuyết phục nhất.”
Tesla: Công nghệ đột phá – 10 điểm
• Tự phát triển;
• Công nghệ mang tính đột phá;
• Công nghệ có tính ứng dụng cao, sớm đi vào thực tế;
• Chuyên gia đánh giá cao.
Tesla Model Y sẽ là mẫu xe đầu tiên được trang bị pin 4680.
Cũng rất chú trọng tới quy cách đóng khối pin, Tesla đã có cho mình một cải tiến thu hút nhiều sự chú ý trong thời gian gần đây từ những người quan tâm tới xe điện.
Vào gần cuối tháng 9/2020, tỷ phú Elon Musk đăng tải một bài viết trên Twitter rằng: “Không phải giảm mà chúng tôi thậm chí còn có ý định tăng số lượng pin mua từ Panasonic, LG và CATL (có thể là cả những nhà cung cấp khác nữa). Tuy nhiên, ngay cả khi những nhà cung cấp này vận hành ở tốc độ tối đa thì chúng tôi vẫn cho rằng năm 2022 và về sau sẽ chứng kiến sự thiếu hụt pin lớn, trừ phi tự chúng tôi cũng phải hành động.”
Nhiều người dùng đang mong chờ ngày Tesla Model Y được chính thức trang bị pin 4680.
Nói cũng là làm, Tesla đã thiết kế loại pin 4680 được cho là sẽ sớm được trang bị trên những chiếc Tesla Model Y được sản xuất tại Mexico. Pin 4680 có 3 lợi thế lớn, lần lượt là: Đơn giản hóa quy trình sản xuất, giảm linh kiện, giảm đi 5 lần hành trình của electron (giúp giảm hao phí điện năng); những lợi thế khác có thể kể tới là có dung lượng cao hơn gấp 5 lần, tăng 16% cự ly di chuyển và có công suất cao hơn 6 lần. Tesla cũng không ngần ngại chia sẻ rằng với pin 4680 thì chi phí mỗi kWh cắt giảm tới 56%, trong đó 14% từ thiết kế tép pin, 18% từ quy trình sản xuất pin, 17% từ chất liệu làm cực âm và dương, và 7% từ việc đóng từng viên pin nhỏ thành khối.
Chuyên gia Shirley Meng: Tesla xứng đáng nhận điểm 10.
Cải tiến trên pin 4680 so với các loại pin khác là bỏ đi miếng “tab” (giải thích một cách đơn giản, đây là miếng kim loại gắn ở 2 đầu điện cực để sạc và xả điện).
Nghe chừng đơn giản, nhưng đây thực chất là một đột phá mà chuyên gia Shirley Meng (nhà nghiên cứu về kỹ thuật nano và khoa học vật liệu tại Trường Đại học California San Diego) phải công nhận rằng “cách thức này hoàn toàn mới so với hiểu biết của tôi.”
Về mặt kỹ thuật, khi loại bỏ miếng tab này thì Tesla sẽ sử dụng một dải dẫn điện gắn ở 2 bên mép của tấm điện cực thay vì “mọi hạt electron phải đi qua sợi cáp nhỏ xíu”, từ đó giúp cho các hạt electron di chuyển ngắn hơn và giảm hao phí điện năng.
Nhận xét về cách thức này, chuyên gia Shirley Meng cảm thán: “Tesla xứng đáng nhận điểm 10 khi giải quyết được vấn đề cố hữu khó khăn này.”
*còn tiếp
Nguồn : Source link
