Buzz
Công nghệ mới của Nhật Bản được cho là sẽ gây ra sự chuyển động trong ngành công nghiệp xe điện, giúp Toyota thách thức vị thế của Tesla và Trung Quốc, cũng như định hình lại tương lai của ngành vận tải.
Năm 1992, hãng Sony-Nhật Bản đã mở ra cuộc cách mạng trong ngành thiết bị điện tử cầm tay với các pin Lithium-ion sau hàng thập kỷ nghiên cứu.
Hiện nay, hàng tỷ người dùng đang hưởng lợi từ sáng chế này thông qua các thiết bị công nghệ cầm tay như điện thoại thông minh.
Sau 3 thập kỷ tinh chỉnh, lĩnh vực pin lithium-ion đang trở nên ngày càng quan trọng hơn trước sự phát triển của ngành xe điện.
Tuy nhiên, các thương hiệu Trung Quốc và Tesla là những tên được nhắc đến nhiều nhất, không phải Nhật Bản, nơi sinh ra công nghệ pin Lithium-ion.
May mắn thay, tình hình có vẻ sẽ thay đổi khi Toyota, hãng xe lớn nhất thế giới, tiết lộ rằng họ sắp đạt được những bước tiến lớn với công nghệ mới: Pin thể rắn (Solid State Battery).
Thông tin này đã được tiết lộ từ tháng 6/2023, khiến giá cổ phiếu của hãng tăng lên đến 26 tỷ USD kể từ đó do nhà đầu tư tin rằng Toyota sẽ tái chiếm lại vị trí dẫn đầu với công nghệ mới trước sự cạnh tranh từ Trung Quốc và Tesla.
Nếu thành công, hãng xe lớn nhất thế giới nhưng chậm trễ so với Trung Quốc và Elon Musk có thể cung cấp các xe điện an toàn hơn, sạc nhanh hơn và hiệu quả hơn, với khả năng đi được 1.200km chỉ sau một lần sạc trong 10 phút, nhanh gấp nhiều lần so với các sản phẩm hiện có.
Thắng thua chỉ là phần nào, nhưng đẳng cấp là mãi mãi. Toyota nhận thức rằng việc đến sau trong ngành xe điện có thể dẫn đến tăng sản lượng và giảm giá cả, nhưng một cuộc cách mạng công nghệ mới là điều cần thiết để làm rung chuyển thị trường.
Cuộc cách mạng trong lĩnh vực xe điện
“Một cuộc đua nghiên cứu toàn cầu về pin thể rắn đang diễn ra. Nếu Toyota đạt thành công trước các đối thủ khác trong việc sản xuất pin thể rắn, giảm chi phí, kéo dài tuổi thọ pin, và nạp đầy pin chỉ trong 10 phút, họ có thể làm dấy lên làn sóng trong thị trường ô tô,” Giám đốc Viện Peter Bruce của Viện Khoa học Faraday tuyên bố.
Quả thực, báo Financial Times (FT) cho biết nếu Toyota thành công với pin thể rắn, hãng xe Nhật Bản này sẽ gây ra cú sốc toàn diện trong ngành công nghiệp ô tô điện, nơi đang bị chiếm đóng bởi các đối thủ như Tesla, BYD hay CATL.
Mở rộng hơn, cuộc cách mạng về pin sau 30 năm này sẽ đáp ứng được sự mong đợi của phương Tây trong cuộc đua xe điện, và mở ra các ứng dụng mới trong lĩnh vực như hàng không.
Một số chuyên gia còn so sánh cuộc cách mạng này như việc chuyển từ điện thoại bàn sang điện thoại di động.
Tất cả các loại pin hiện nay đều hoạt động theo cùng một nguyên tắc, tức là dòng ion sẽ di chuyển qua chất điện giải từ cực dương đến cực âm để tạo ra dòng điện.
Pin thể rắn khác biệt ở chỗ chất điện giải được giữ trong thể rắn thay vì dạng lỏng, giúp cho xe điện hoạt động an toàn hơn và giảm nguy cơ cháy nổ khi sử dụng.
Tuy nhiên, điều khiến các nhà đầu tư hào hứng với công nghệ mới này đến từ sự thay đổi trong cực dương, từ việc chuyển từ than chì sang các loại nguyên liệu khác sẽ tăng gấp đôi hiệu năng sạc của ắc quy, đồng thời giảm nhẹ trọng lượng pin.
Hiện nay, nghiên cứu và phát triển pin thể rắn trên toàn cầu đang đối mặt với 2 trở ngại lớn.
Trước hết, là khả năng duy trì hiệu suất sạc cao trong thời gian dài do pin thể rắn có thể tạo ra các cụm Lithium sau nhiều lần sạc-xả dẫn đến hỏng hóc.
Thứ hai, là việc duy trì tiếp xúc ổn định giữa các vật liệu rắn cũng là một thách thức lớn cho các nhà khoa học.
Tuy nhiên, vào tháng 6/2023, Toyota đã công bố rằng họ đã đạt được thành công đột phá về khả năng duy trì độ bền của pin thể rắn, mặc dù thông tin chi tiết về điều này không được tiết lộ.
Vào tháng 10, Toyota đã thông báo ký kết thỏa thuận hợp tác với tập đoàn dầu mỏ Idemitsu Kosan để cùng phát triển và sản xuất chất điện phân sunfua, một sản phẩm mà hãng tin rằng sẽ đóng vai trò quan trọng trong 5 năm tới.
“Chúng tôi tin rằng chất điện phân rắn gốc sunphua sẽ là giải pháp tiềm năng cho các thách thức về ắc quy xe điện liên quan đến phạm vi di chuyển lẫn thời gian sạc”, Giám đốc Shunichi Kito của Idemitsu khẳng định trong cuộc họp báo chung cùng Toyota.
Một vấn đề khác gây đau đầu cho các nhà khoa học là khả năng mở rộng quy mô sản xuất hàng loạt, yêu cầu lắp ráp các tấm cực dương-âm chồng lên nhau một cách nhanh chóng, chính xác mà không làm hỏng vật liệu.
Tuy nhiên, Toyota cũng tuyên bố đã đạt được các tiến bộ trong lĩnh vực này. Nhóm nghiên cứu của hãng tự tin trong việc lắp ráp chồng các tấm cực dương-âm thể rắn lên nhau với tốc độ sản xuất tương đương với ắc quy Lithium-ion hiện tại.
Thách thức đối với Tesla và Trung Quốc
Theo Financial Times, việc phát triển pin thể rắn sẽ ảnh hưởng sâu rộng đến tương lai của ngành ô tô nói chung và xe điện nói riêng.
Báo cáo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho thấy Trung Quốc đang dần thống trị thị trường ắc quy cả về công nghệ lẫn sản lượng, với sản xuất chiếm đến 75% tổng lượng ắc quy toàn cầu vào năm 2022.
Hiện tại, công ty CATL-Trung Quốc là nhà sản xuất pin lớn nhất trên thế giới, chiếm 37% thị phần toàn cầu.
Tập đoàn này cũng là nhà sản xuất ắc quy có lợi nhuận cao nhất trong ngành, nhờ vào chi phí sản xuất thấp sau nhiều năm mở rộng quy mô và đầu tư vào nghiên cứu phát triển.
Do đó, theo báo FT, pin thể rắn được xem là một giải pháp tiềm năng để các nhà sản xuất xe điện khác có thể đuổi kịp hoặc thậm chí vượt qua Trung Quốc.
Trên thực tế, Toyota không phải là công ty duy nhất đầu tư vào công nghệ này. Các nhà sản xuất xe Nhật Bản khác như Nissan và Honda cũng đang tiến hành nghiên cứu về pin thể rắn.
Ngoài ra, ba tập đoàn ắc quy hàng đầu của Hàn Quốc bao gồm LG Energy Solution, Samsung SDI và SK On cũng đã tuyên bố kế hoạch nghiên cứu về công nghệ pin thể rắn vào cuối thập kỷ này.
Nhiều startup của Mỹ như QuantumScape và Solid Power, đối tác của Volkswagen và BMW, cũng đang tiến hành nghiên cứu về công nghệ này.
Giáo sư Akitoshi Hayashi từ trường Đại học Osaka Metropolitan cho biết thách thức đối với việc đưa pin thể rắn vào sản xuất hàng loạt với chất lượng tương đương với pin Lithium-ion hiện nay là rất khó khăn.
Tuy vậy, netizen cũng cho rằng khi vượt qua thách thức đó, công nghệ pin thể rắn sẽ trở thành 'vũ khí bí mật' không thể chối cãi trên toàn cầu.
“Pin thể rắn sẽ mở ra cánh cửa cho sự phục sinh của ngành sản xuất ô tô Nhật Bản, đang bị tụt lại trong cuộc đua xe điện và mất thị phần trong ngành ắc quy Lithium-ion toàn cầu mặc dù đã là quê hương của nó”, giáo sư Hayashi phát biểu.
Một tác động khác của công nghệ mới này là giảm sự phụ thuộc vào Trung Quốc khi nền kinh tế lớn thứ hai thế giới đang cắt giảm kiểm soát nguyên liệu.
Pin thể rắn có thể giảm sự phụ thuộc của ngành ắc quy vào than chì, nguyên liệu bị chính quyền Bắc Kinh hạn chế xuất khẩu vào tuần trước.
Lo lắng của Trung Quốc
Theo Financial Times, cả Trung Quốc và Hàn Quốc vẫn chưa đạt được nhiều tiến bộ trong công nghệ pin thể rắn, thậm chí là còn khá bi quan về hướng nghiên cứu này.
Nguồn tin từ Financial Times cho biết các nhà nghiên cứu tại CATL đã nỗ lực trong nhiều thập kỷ để giải quyết công nghệ pin thể rắn nhưng vẫn chưa thành công.
Họ vẫn chưa tìm ra cách thức để đưa công nghệ này vào sản xuất hàng loạt, từ đó nảy sinh nghi ngờ về khả năng đột phá của Toyota.
Tương tự, các lãnh đạo ngành tại Hàn Quốc cũng không lạc quan về công nghệ mới này.
“Phát triển công nghệ mới và thương mại hóa chúng là hai điều khác nhau. Toyota đã nói về công nghệ này trong hơn 10 năm nhưng vẫn chưa ra mắt sản phẩm nào”, một giám đốc điều hành trong ngành tại Hàn Quốc chia sẻ.
Thực tế, Trung Quốc hiểu rõ tầm quan trọng của việc thống trị ngành ắc quy. Do đó, họ cũng không ngồi yên khi phát triển công nghệ ắc quy muối.
Hiện tại, ô tô điện vẫn phụ thuộc chủ yếu vào ắc quy Lithium, một nguyên liệu khan hiếm, đắt đỏ và gây ô nhiễm môi trường.
Chuỗi cung ứng Lithium cũng trở thành vấn đề khi việc khai thác và vận chuyển ổn định sẽ tốn kém nhiều chi phí.
Vì vậy, Trung Quốc đang nghiên cứu cách thay thế Lithium bằng muối (Natri), một nguyên liệu rẻ tiền hơn với giá chỉ bằng 1-3% so với Lithium nhưng lại có cấu trúc hóa học gần tương đương.
TƯƠng lai của ngành vận tải
Quay trở lại vấn đề về pin thể rắn, tiềm năng là vô cùng lớn nhưng công nghệ này cũng đối mặt với nhiều thách thức.
Một số chuyên gia hoài nghi về khả năng giảm giá thành sản xuất của pin thể rắn do công nghệ vẫn còn mới mẻ, và việc áp dụng vào sản xuất hàng loạt cũng gặp nhiều khó khăn.
Về lý thuyết, độ nhạy cực cao của pin thể rắn với độ ẩm và oxy có thể làm tăng chi phí sản xuất, đồng thời sự phức tạp của chúng cũng có thể đòi hỏi thiết kế lại xe điện và làm tăng giá thành.
“Những khách hàng đã dùng thử pin thể rắn hiện tại đều không có ý định mua lại sản phẩm một lần nữa. Công nghệ này hiện đang được phô trương quá mức”, chuyên gia phân tích Alex Brooks của Canaccord Genuity nhận định.
Ngược lại, một số chuyên gia như Lee Kyung Sub, người đứng đầu bộ phận vật liệu pin của tập đoàn Posco-Hàn Quốc lại dự đoán rằng với sự phát triển như hiện nay, công nghệ mới này có thể chiếm khoảng 10% thị phần xe điện tổng cộng vào năm 2035.
CEO Koji Sato của Toyota cho biết công nghệ mới này không thể quyết định giá trị của những chiếc xe của hãng.
“Công nghệ pin thể rắn sẽ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc xây dựng sức mạnh tổng thể của chúng tôi. Tuy nhiên, chỉ riêng việc cải tiến pin không đủ để đánh giá giá trị của các mẫu xe Toyota”, CEO Sato chia sẻ.
Mặc dù vậy, giáo sư Shirley Meng của trường đại học Chicago cũng phải thừa nhận: “Với việc mở rộng phạm vi hoạt động và tăng thời gian sạc, các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản đang hình thành lại tương lai của ngành vận tải.”
*Nguồn: FT, Báo New York Times
