Cách tiến bộ trong công nghệ pin khiến thế giới ngưỡng mộ: Toyota giành ngôi vô địch với sự sáng tạo, VinFast xuất sắc vượt trội

Toyota được đánh giá là nhà lãnh đạo với số lượng bằng sáng chế về công nghệ pin thể rắn cao; tuy nhiên, có thể sẽ chậm hơn VinFast trong việc áp dụng pin thể rắn này.

TIẾN BỘ ĐÁNG KINH NGẠC TRONG CÔNG NGHỆ PIN CHO XE ĐIỆN

Hiện tại, pin lithium được coi là công nghệ pin phổ biến nhất trên các mẫu xe điện. Tuy nhiên, ít ai biết rằng pin lithium ra đời từ những năm 1970 và được thương mại hóa từ đầu những năm 1990. Trước thời kỳ xe điện phát triển mạnh mẽ, pin lithium không được cải tiến đáng kể.

Với sự gia tăng sử dụng xe điện, nghiên cứu phát triển công nghệ pin trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Nỗ lực nghiên cứu nhằm cải thiện khả năng lưu trữ và tuổi thọ của pin đã dẫn đến sự xuất hiện của pin thể rắn.

Pin lithium-ion

Về nguyên tắc hoạt động, pin lithium-ion sử dụng dung dịch điện phân, nơi các hạt điện tích di chuyển giữa các điện cực khi sạc hoặc xả. So với các công nghệ pin trước đây, dung dịch điện phân này được xem là một sự cải tiến mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là về tuổi thọ của pin.

Tuy nhiên, pin lithium-ion dễ gây cháy và rất khó để dập tắt khi cháy bùng lên; ngoài ra, pin lithium-ion cũng có hạn chế về lượng năng lượng mà nó có thể lưu trữ, cũng như việc suy giảm hiệu suất theo thời gian (được gọi là 'chai pin).

Pin thể rắn

So với pin lithium-ion, công nghệ pin thể rắn hứa hẹn sẽ khắc phục được hầu hết các hạn chế của pin lithium-ion. Sự khác biệt lớn nhất giữa hai loại pin này có thể thấy ngay từ tên gọi: Pin thể rắn không sử dụng dung dịch điện phân mà sử dụng chất điện phân ở dạng rắn. Các vật liệu sử dụng để làm chất điện phân có thể là gốm, polyme, hoặc bất kỳ vật liệu nào khác.

Bằng cách loại bỏ dung dịch điện phân, pin thể rắn giảm số lượng bộ phận, từ đó trở nên bền bỉ, nhẹ nhàng và an toàn hơn. Tuy nhiên, hiện tại, việc sử dụng pin thể rắn vẫn chưa phổ biến do chi phí cao và khó khăn trong sản xuất số lượng lớn.

Bằng việc áp dụng pin thể rắn vào xe điện, chúng ta có thể cải thiện hầu hết mọi khía cạnh của chiếc xe, từ tăng độ bền, cải thiện tính an toàn, giảm trọng lượng, đến tăng cường quãng đường có thể di chuyển sau mỗi lần sạc. Với những lợi ích đó, nhiều hãng xe và công ty công nghệ đang đầu tư vào công nghệ pin thể rắn, như Mercedes, VinFast hợp tác với ProLogium, Toyota tự phát triển, Stellantis và Mercedes cũng đang hợp tác tự phát triển pin thể rắn...

TOYOTA DẪN ĐẦU TRONG SỐ LƯỢNG SÁNG CHẾ

Toyota thường nhận được sự chỉ trích về việc phát triển và sản xuất xe điện; tuy nhiên, một nghiên cứu mới đã tiết lộ một sự thật đáng ngạc nhiên về Toyota, khi hãng này hiện đang sở hữu nhiều chứng nhận sở hữu trí tuệ nhất về công nghệ pin thể rắn.

Cụ thể, một nghiên cứu của Nikkei và Patent Results (một công ty tại Nhật Bản) đã xem xét tài liệu và các đơn cấp bằng sở hữu trí tuệ về công nghệ pin thể rắn được nộp lên Tổ chức Sở hữu Trí tuệ Thế giới (WIPO) và các tổ chức khác trong khoảng thời gian từ năm 2000 đến cuối tháng 3/2022; kết quả cho thấy Toyota đã đăng ký sở hữu trí tuệ với 1.331 đơn, Panasonic đứng ở vị trí thứ 2 với 445 đơn, Idemitsu Kosan đứng thứ 3 với 272 đơn. Samsung Electronics đứng ở vị trí thứ 4, và là đơn vị duy nhất không phải từ Nhật Bản trong tốp 5. Nghiên cứu của Nikkei và Patent Results chỉ ra rằng Nhật Bản có 6 trong số 10 công ty có nhiều đơn sở hữu trí tuệ nhất.

Theo nghiên cứu, Toyota đã bắt đầu đầu tư vào công nghệ pin thể rắn từ những năm 1990 và sở hữu nhiều bằng sáng chế liên quan đến pin thể rắn, từ cấu trúc, vật liệu đến quy trình sản xuất. Trong giai đoạn từ 2016 đến 2020, Toyota đã tăng số lượng bằng sáng chế liên quan đến pin thể rắn lên khoảng 40%. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng Idemitsu Kosan (đứng thứ 3) có nhiều bằng sáng chế về vật liệu kim loại cho pin thể rắn. Trong khi đó, Samsung Electronics nổi bật với hiệu suất thực tế của pin thể rắn, như vòng đời của pin.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng Toyota có lợi thế rõ ràng so với các đối thủ trong việc phát triển pin thể rắn, với hơn 30 năm nghiên cứu và phát triển, cùng với sự tự lực sản xuất của Toyota.

Theo thông tin từ Toyota trước đây, hãng dự kiến triển khai ứng dụng pin thể rắn vào sản phẩm của mình từ năm 2025 trở đi - một mốc thời gian tương đối sớm so với các công ty công nghệ khác, thường đưa ra mốc thời gian vào năm 2028 hoặc 2030. Toyota cũng cho biết rằng các mẫu xe sử dụng hệ truyền động lai điện sẽ là những mẫu xe đầu tiên áp dụng công nghệ pin thể rắn.

Khi được hỏi về việc tại sao không trang bị pin thể rắn cho xe điện thuần của mình, Toyota cho biết rằng công nghệ pin này bền bỉ hơn và phù hợp với cách hoạt động sạc - xả liên tục trên các mẫu xe lai điện. Ngoài ra, việc áp dụng pin thể rắn cũng là một quyết định tài chính khá đắt đỏ, đưa vào xe điện sẽ làm giảm tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

VINFAST BẤT NGỜ

Như đã đề cập ở trên, VinFast hiện là một trong những nhà đầu tư vào ProLogium - công ty công nghệ Đài Loan tiên phong trong việc phát triển pin thể rắn. Trong thông cáo báo chí gần đây, VinFast thông báo rằng VinFast và ProLogium trong tương lai sẽ trở thành 'đối tác chiến lược dài hạn'. Theo đó, VinFast và ProLogium sẽ ký các thỏa thuận hợp tác để phát triển các mẫu pin sử dụng công nghệ pin thể rắn của ProLogigum.

Thông báo báo chí của VinFast cũng tiết lộ rằng hãng có kế hoạch trang bị pin thể rắn cho các sản phẩm của mình bắt đầu từ năm 2024. Hầu hết các pin thể rắn trên các xe VinFast sẽ được sản xuất bởi ProLogium tại nhà máy 3GWh - dự kiến đi vào hoạt động từ đầu năm sau. Ngoài ra, VinFast và ProLogium cũng có thể sẽ hợp tác thành lập một doanh nghiệp liên kết tại Việt Nam, sản xuất pin thể rắn ngay tại đây.

Đến nay, đã có hơn 7.300 viên pin thể rắn từ 50Ah đến 60Ah của ProLogium được chuyển đến các đối tác sản xuất xe điện trên toàn thế giới để kiểm định chất lượng. Ngoài ra, ProLogium cũng đã cung cấp hơn 1 triệu viên pin thể rắn cho các ứng dụng tiêu dùng. ProLogium là đơn vị đầu tiên trên thế giới sản xuất hàng loạt pin thể rắn Lithium-gốm.

Điện cực làm từ gốm được ưa chuộng vì tính ổn định vượt trội; tuy nhiên, đã xuất hiện nhiều thách thức do tính chất vật lý của vật liệu này, như dẫn điện kém, cứng nhưng dễ vỡ, khả năng kết nối bề mặt kém. ProLogium đã dành nhiều năm nghiên cứu để vượt qua những thách thức này, từ đó tạo ra công nghệ pin có thể sạc nhanh, bền bỉ và giảm thiểu sinh nhiệt.