Dù được ca ngợi là “chén thánh” của ngành xe điện với mật độ năng lượng cao và độ an toàn vượt trội, pin thể rắn vẫn chưa thể bước ra khỏi phòng thí nghiệm để đến dây chuyền sản xuất hàng loạt. Sau hơn một thập kỷ đầu tư, công nghệ này vẫn vướng trong mê cung của giới hạn vật liệu, chi phí và khả năng sản xuất.
Làn sóng lạc quan mới
Tháng 10 vừa qua, Sunwoda là một trong những nhà sản xuất pin lớn của Trung Quốc, đã ra mắt pin thể rắn “Xin Bixiao” với mật độ năng lượng 400 Wh/kg, gần gấp đôi so với pin LFP thông thường. Hãng cho biết loại pin này có thể hoạt động trong dải nhiệt độ -30 đến 60°C, đạt tuổi thọ tới 1.200 chu kỳ, và đang triển khai dây chuyền thử nghiệm 0,2 GWh ngay trong năm nay.
Trước đó, Chery cũng gây chú ý với mô-đun pin thể rắn Rhino S là sản phẩm tự phát triển, được cho là đạt mật độ năng lượng 600 Wh/kg và có thể giúp xe đạt tầm hoạt động 1.200–1.300 km. Hãng xe Trung Quốc đặt mục tiêu thương mại hóa vào năm 2027.
Những công bố liên tiếp này, cộng hưởng cùng các vụ cháy xe điện gần đây, khiến pin thể rắn trở lại tâm điểm chú ý như một lời hứa hẹn cho tương lai an toàn hơn, xa hơn và bền vững hơn.
Khi kỳ vọng vượt trước thực tế
Tuy nhiên, các chuyên gia đều thận trọng. CATL là nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới cho biết, sản xuất hàng loạt có thể chỉ bắt đầu sau năm 2030. Chủ tịch Robin Zeng từng ví von rằng nếu mức độ hoàn thiện của pin thể rắn được tính trên thang 9 điểm, thì ngành mới chỉ ở mức “4” ở hiện tại.
Sunwoda còn dè dặt hơn. Một lãnh đạo của hãng thừa nhận những tuyên bố về việc “sản xuất đại trà năm 2027” là quá lạc quan, trong kịch bản tốt nhất thì chỉ có sản lượng nhỏ sau năm 2030.
Ngay cả Chery, dù đặt nhiều kỳ vọng, cũng đã điều chỉnh mục tiêu: 2027 chỉ là thời điểm ra mắt lô xe xác nhận, chứ chưa thể gọi là sản xuất thương mại.
Nút thắt nằm ở vật liệu và kỹ thuật
Điểm nghẽn lớn nhất của pin thể rắn nằm ở phần điện phân. Không giống chất điện phân lỏng có thể thấm sâu vào điện cực, điện phân rắn chỉ tiếp xúc bề mặt, khiến quá trình dẫn ion bị gián đoạn. Khi sạc/xả, sự giãn nở của cực dương tạo ra khe hở nhỏ, làm suy yếu độ dẫn điện, vấn đề mà các nhà nghiên cứu vẫn đang cố khắc phục.
Trong khi chất điện phân gốc polymer dễ gia công nhưng dẫn điện kém, loại gốc oxit tuy ổn định nhưng giòn và dễ nứt. Giải pháp sulfide hiện được xem là “ứng viên sáng giá” lại nhạy cảm với độ ẩm, dễ phân hủy và sinh khí độc hydrogen sulfide khi tiếp xúc không khí. Do đó, sản xuất đòi hỏi môi trường khép kín, chống ăn mòn và hoàn toàn tự động, thứ khiến chi phí đội lên chóng mặt.
Không chỉ điện phân, cực dương silicon-carbon cũng là bài toán khó. Silicon có dung lượng cao nhưng dễ phồng và co trong quá trình nạp-xả, làm giảm tuổi thọ pin. Việc tìm ra vật liệu cân bằng giữa hiệu suất và độ ổn định vẫn là “vùng xám” của mọi hãng.
Bài toán chi phí và dây chuyền sản xuất
Chuyển từ pin lỏng sang pin bán rắn chỉ cần điều chỉnh nhẹ quy trình, nhưng với pin thể rắn hoàn toàn, ít nhất 60% dây chuyền phải thiết kế lại theo Gotion High-Tech, đơn vị đang thử nghiệm công nghệ này. Khâu khó nhất là phủ lớp điện phân siêu mỏng và đảm bảo liên kết hoàn hảo giữa các lớp là công đoạn có thể mất thêm nhiều năm để hoàn thiện.
Thực tế, nhiều hãng coi pin bán rắn là “bước đệm” hợp lý, tận dụng thiết bị sẵn có trong khi tiếp tục nghiên cứu công nghệ thể rắn hoàn chỉnh.
Còn về chi phí, Yang Hongxin là Chủ tịch Svolt Energy ước tính pin thể rắn hiện có giá cao gấp 5–10 lần pin lithium-ion thông thường. Khi chi phí pin đã chiếm hơn 30% giá trị xe điện, sự chênh lệch này khiến việc thương mại hóa trở nên gần như bất khả thi.
Vì sao vẫn được theo đuổi?
Dù vậy, không hãng nào dám đứng ngoài cuộc. Với các nhà sản xuất pin nhỏ, pin thể rắn là cơ hội duy nhất để “vượt mặt” những gã khổng lồ như CATL nhờ thay đổi mô hình công nghệ. Còn với các hãng xe, đây là cơ hội gia tăng quyền thương lượng với các nhà cung ứng pin, yếu tố sống còn trong cuộc đua xe điện toàn cầu.
Và với người tiêu dùng, giữa những lo ngại về cháy nổ và độ bền pin hiện nay, viễn cảnh một loại pin an toàn hơn, sạc nhanh hơn và đi xa hơn vẫn là giấc mơ đáng để chờ đợi.Pin thể rắn đang tiến gần hơn tới thực tế, nhưng vẫn còn cách xa khâu sản xuất hàng loạt ít nhất nửa thập kỷ. Dù vậy, sự kiên trì đầu tư của các hãng cho thấy một điều chắc chắn: trong cuộc đua năng lượng của tương lai, pin thể rắn vẫn là đích đến cuối cùng, chỉ là con đường tới đó chưa bao giờ bằng phẳng.
Tuấn Phạm