Trung Quốc kích hoạt kỷ nguyên pin thể rắn: Xe điện sắp bước sang trang mới

Pin thể rắn – sử dụng chất điện phân rắn để dẫn ion giữa các điện cực – được xem là một lựa chọn vượt trội so với pin lithium-ion thông thường dựa trên vật liệu dạng lỏng hoặc gel. Các nhà phân tích cho rằng công nghệ này hứa hẹn mật độ năng lượng cao hơn, và cải thiện an toàn và tầm hoạt động xa hơn.

“Pin thể rắn là câu trả lời cho tương lai của ngành giao thông vận tải”, ông Davis Zhang, một giám đốc điều hành cấp cao tại Suzhou Hazardtex, nhà cung cấp pin chuyên dụng, cho biết. “Các nhà sản xuất ô tô Trung Quốc sẵn sàng dẫn đầu sản xuất hàng loạt, với các nhà cung cấp trong nước đi đầu trong phát triển”.

So với pin dựa trên chất lỏng, pin thể rắn có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn, một yếu tố quan trọng trong việc kéo dài tầm hoạt động của xe. Đặc biệt, chúng cũng ít bị quá nhiệt hoặc bốc cháy trong trường hợp sạc quá mức hoặc va chạm, đồng thời có tuổi thọ hoạt động lâu hơn.

Pin thể rắn thay thế chất điện phân lỏng bằng chất dẫn điện thể rắn, giải quyết cả hai vấn đề cùng một lúc. Loại pin này không dễ cháy và có mật độ năng lượng cao hơn. Về lý thuyết, công nghệ pin thể rắn có thể đạt hiệu suất vượt quá 500 Wh/kg — cao hơn hơn 50% so với pin lithium-ion hiện nay. Điều đó có nghĩa là xe điện có thể di chuyển được 1.000 km và điện thoại thông minh có thể sử dụng được ba ngày sau mỗi lần sạc.

Tuy nhiên, chi phí vẫn là một trở ngại. Theo ông Zhang, các loại pin xe điện hiện nay có khả năng cung cấp phạm vi hoạt động 500km có giá sản xuất hơn 20.000 nhân dân tệ (2.906 USD), trong khi các phiên bản pin thể rắn hoặc bán thể rắn có thể có giá cao gấp ba lần.

Các nhà sản xuất pin lớn, từ Contemporary Amperex Technology Ltd (CATL) đến đối thủ nhỏ hơn là Svolt, đều thừa nhận rằng vẫn còn những thách thức kỹ thuật cần được giải quyết trước khi có thể thương mại hóa quy mô lớn, mặc dù họ chưa tiết lộ chi tiết cụ thể.

CATL, chiếm 42% thị phần thị trường pin xe điện toàn cầu trong hai tháng đầu năm nay, cho biết họ có kế hoạch bắt đầu sản xuất hàng loạt pin thể rắn vào năm 2027, và dự kiến sẽ được áp dụng rộng rãi hơn vào năm 2030.

Các nhà sản xuất xe điện Trung Quốc hiện đang nhanh chóng áp dụng pin thể rắn vào các mẫu xe mới nhất của họ, với các chuyên gia trong ngành dự đoán việc sử dụng triệt để giải pháp ưu việt này cho thế hệ pin tiếp theo vào năm 2030.

Gần đây, các nhóm nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã giải quyết được những thách thức khó khăn nhất của pin lithium thể rắn, đạt được những đột phá cả về vật liệu và cấu trúc. Các nhà khoa học mô tả rất sinh động: trước đây, điện cực rắn và chất điện phân giống như “gốm sứ gặp cao su”, rất khó để liên kết chặt chẽ. Giờ đây, chúng cuối cùng đã khớp với nhau một cách hoàn hảo.

Nhận định về tốc độ phát triển của pin thể rắn, các chuyên gia hàng đầu cho rằng việc triển khai pin thể rắn tại Trung Quốc sẽ mất nhiều năm.

Các phương tiện thử nghiệm sử dụng pin thể rắn dự kiến sẽ xuất hiện trên đường phố Trung Quốc từ cuối năm nay đến năm 2027, nhưng việc sản xuất hàng loạt vẫn còn ít nhất từ ba đến năm năm nữa, theo cảnh báo của Ouyang Minggao, một chuyên gia hàng đầu về xe năng lượng mới của Trung Quốc.

Ông Ouyang, một thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã vạch ra lộ trình ba giai đoạn cho việc thương mại hóa pin thể rắn. Ông cho biết giai đoạn đầu tiên (2025–2027) sẽ tập trung vào pin sunfua anode than chì hoặc silicon thấp với mật độ năng lượng từ 200–300 Wh/kg, ưu tiên phát triển toàn bộ chuỗi công nghệ.

Giai đoạn thứ hai (2027–2030) hướng đến mục tiêu 400 Wh/kg bằng cách sử dụng anode silicon cao cho các phương tiện chở khách thế hệ tiếp theo. Đến năm 2030-2035, công nghệ điện cực dương lithium có thể đẩy mật độ năng lượng lên tới 500 Wh/kg, đánh dấu một bước đột phá tiềm năng trong ngành.

Trung Quốc đã có những tiến bộ nhanh chóng trong cuộc đua toàn cầu. Kể từ khi đẩy mạnh các sáng kiến về pin thể rắn vào năm 2024, đến năm 2025, nước này đã nắm giữ 6.312 bằng sáng chế — chiếm 44% tổng số toàn cầu — vượt qua con số 3.331 của Nhật Bản, ông Ouyang cho biết.

Tuy nhiên, ông cảnh báo rằng vẫn còn những thách thức mang tính hệ thống đối với vật liệu, giao diện, điện cực và pin, nhấn mạnh rằng việc thương mại hóa quy mô lớn sẽ cần thời gian.

Ông Ouyang đề xuất mật độ năng lượng ban đầu từ 300-350 Wh/kg là thực tế hơn cho việc áp dụng sớm, lưu ý rằng các mục tiêu cao hơn sẽ làm tăng độ khó kỹ thuật và rủi ro về chất lượng.

Ông cũng kêu gọi hành vi thị trường hợp lý, nói rằng hiện tại chưa có phương tiện nào có hệ thống pin thể rắn hoàn toàn có thể mở rộng quy mô, và các nhà sản xuất ô tô nên tránh vội vàng đưa sản phẩm ra thị trường, trong khi người tiêu dùng không cần phải chờ đợi những mẫu xe "hoàn hảo".

Ông Ouyang nhấn mạnh: "Việc đưa pin thể rắn vào sử dụng cần phải được thực hiện một cách ổn định và có kế hoạch. Việc vội vàng thương mại hóa có thể tạo ra rủi ro về an toàn và chất lượng. Một cách tiếp cận dài hạn là điều cần thiết cho sự phát triển lành mạnh của ngành công nghiệp này”.