Ngành công nghiệp xe điện sẽ sớm sử dụng pin thể rắn

Pin thể rắn thế hệ đầu tiên có thể ra mắt vào giữa thập niên này. Ảnh: azocleantech

Mathias Miedreich, CEO của Umicore, một trong những nhà sản xuất vật liệu pin lớn nhất thế giới, kỳ vọng pin thể rắn sẽ chiếm hơn 10% thị trường toàn cầu vào năm 2030.

Miedreich cho biết, sự phát triển thương mại pin thể rắn tại các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản như Toyota và nhà sản xuất pin Trung Quốc CATL tăng tốc trong 6-9 tháng qua.

Glen Merfeld, Gám đốc công nghệ của Albemarle, công ty sản xuất lithium hàng đầu thế giới, dự báo các nhà sản xuất ô tô sẽ tung ra các phương tiện sử dụng pin thể rắn trong vài năm tới. “Những gì chúng ta sẽ thấy là những chuyển động rất mạnh mẽ đối với những đợt ra mắt thế hệ pin thể rắn đầu tiên vào giữa thập niên này”.

Lập luận thông thường trong ngành công nghiệp ô tô và pin là công nghệ pin thể rắn khó có thể xâm nhập thị trường cho đến thập niên 2030. Tuy nhiên, “vào thời điểm cuối thập niên hiện tại, chúng ta sẽ thấy sức hút đáng kể của pin thể rắn”, Merfeld dự đoán.

Xe điện hiện nay sử dụng pin có chất điện ly là lithium-ion lỏng, cho phép dòng điện đi qua pin giữa hai điện cực, cực dương và cực âm, để tạo ra năng lượng. Công nghệ pin thể rắn, sử dụng chất điện ly dạng rắn, có thể giúp cải thiện mật độ năng lượng của pin để tăng phạm vi lái xe điện, rút ngắn thời gian sạc pin và những lo ngại cháy nổ về an toàn do pin quá nóng.

Tháng trước, Toyota tuyên bố đã tạo ra bước đột phá trong công nghệ pin thể rắn, giúp giảm một nửa kích thước, chi phí và trọng lượng của các bộ pin thể rắn. Nhà sản xuất ô tô Nhật Bản có kế hoạch thương mại hóa công nghệ pin thể rắn cho xe điện vào năm 2027.

Umicore, có trụ sở ở Bỉ, sản xuất vật liệu cho cực âm, bộ phận đắt nhất của pin, đồng thời là nhà cung cấp và đối tác quan trọng của các nhà sản xuất ô tô châu Âu như Volkswagen, Mercedes-Benz, tập đoàn ô tô Stellantis, chủ sở hữu của Peugeot.

Kể từ tháng 6 năm ngoái, Umicore đã hợp tác với Idemitsu Kosan của Nhật Bản để phát triển vật liệu cực âm cho pin thể rắn.

Những người hoài nghi về pin thể rắn cho rằng các khoản đầu tư khổng lồ dành cho pin lithium-ion hiện tại sẽ khiến việc chuyển sang công nghệ mới hơn trở nên khó khăn hơn. Vì điều đó đồng nghĩa với việc từ bỏ hàng chục tỉ đô la đầu tư vào các nhà máy, thiết bị và chuỗi cung ứng.

Nhưng Miedreich cho biết, pin thể rắn sẽ có thể sử dụng cơ sở hạ tầng ở các nhà máy sản xuất pin lithium-ion và nhà máy hóa chất hiện tại. Vì vậy, có rất ít rủi ro về tài sản bị mắc kẹt.

Quan trọng hơn, ông cho rằng pin thể rắn “sẽ làm cho các phương tiện chạy bằng pin đơn giản hơn nhiều từ quan điểm kiến trúc” vì chúng sẽ không đòi hỏi hệ thống quản lý nhiệt ở pin tốn kém và phức tạp giống như ở pin lithium-ion.

Những thách thức khác xung quanh việc sản xuất pin thể rắn bao gồm độ nhạy cực cao của loại pin này đối với độ ẩm và oxy cũng như áp suất cơ học cần thiết ngăn chặn sự hình thành đuôi gai (các sợi nhánh kim loại trong pin) có thể gây đoản mạch.

“Pin thể rắn không nằm trong lộ trình của công ty tôi trong 10 năm tới”, Clare Grey, giáo sư chuyên về pin tại Đại học Cambridge và là người đồng sáng lập Nyobolt, một công ty khởi nghiệp về công nghệ pin ở Anh, nói.

Tuy nhiên, Shirley Meng, nhà khoa học trưởng tại Trung tâm hợp tác khoa học lưu trữ năng lượng Argonne, một phòng thí nghiệm của chính phủ Mỹ, nhận thấy rằng sau nhiều thập niên thảo luận cởi mở về tiến bộ công nghệ pin thể rắn, các nhà nghiên cứu Nhật Bản giờ đây im lặng tại các hội nghị. Ông suy đoán, điều này cho thấy có những bước phát triển quan trọng về pin thể rắn mà họ không muốn tiết lộ.

“Một trong những lý do là họ đang thực sự cố gắng thương mại hóa sản phẩm. Tôi tin rằng vào cuối thập niên này, điều tương tự như năm 1991 sẽ lại xảy ra, khi Sony lần đầu tiên ra mắt pin lithium-ion”, bà nói.

Theo Financial Times

Lê Linh