Xuất hiện loại pin mới ‘cứu vớt’ cuộc cách mạng xe điện: An toàn hơn, có thể sản xuất đại trà, tương thích với 80% thiết bị hiện có

Hơn mười năm qua, Robin Zeng – Chủ tịch CATL nổi tiếng với biệt danh “vua pin Trung Quốc” – đã nghiên cứu công nghệ mới với vô số kỳ vọng rằng pin thể rắn (solid‑state battery) sẽ là bước ngoặt tiếp theo. Tuy nhiên, trong một bài phỏng vấn với tờ Financial Times, ông thẳng thắn thừa nhận rằng, dù CATL đã đầu tư rất nhiều năm, công nghệ này vẫn còn quá nhiều chướng ngại. Tiến độ hiện tại gần như không đủ để ứng dụng đại trà. 

Zeng cho biết ông “theo dõi phát triển pin thể rắn gần như hàng tháng” và những người làm công nghệ này vẫn gặp các vấn đề kỹ thuật nghiêm trọng như: khả năng dẫn ion kém, độ bền thấp, an toàn không cao. Theo ông, để pin thể rắn đạt mức thương mại, cần một loại hóa chất mới với cực âm bằng lithi kim loại tinh khiết (pure lithium metal) — tuy nhiên, điều này lại mở ra chuỗi vấn đề về độ ổn định nếu không kiểm soát tốt.

Theo ông Zeng, điều then chốt là pin thể rắn hiện nay không chịu đựng nổi quá 10 chu kỳ sạc/xả mà không bị nứt vỡ hoặc suy giảm nghiêm trọng – tức là không đạt được tuổi thọ tối thiểu để sử dụng trên xe điện thương mại. Hơn nữa, ông cảnh báo rằng trong trường hợp va chạm hoặc pin bị hỏng, lithium kim loại có thể tiếp xúc với không khí và gây cháy nổ.

CATL hiện chiếm khoảng 37% thị phần pin EV toàn cầu và 40% thị phần pin dùng lưu trữ năng lượng. Với vị thế đó, Zeng tuyên bố rằng CATL hoàn toàn ủng hộ pin thể rắn lâu dài, song việc thương mại hóa chúng trong vài năm tới là điều không thể xảy ra. Ông nhận định rõ rằng: dù Toyota hay Nissan tuyên bố giới thiệu pin thể rắn trong giai đoạn 2027–2028, không có dấu hiệu rõ ràng nào chứng minh được điều đó. 

Thay vì đặt cược vào pin thể rắn, CATL đang đẩy mạnh nghiên cứu và phát triển các công nghệ thay thế hứa hẹn mang lại hiệu quả thương mại nhanh hơn và ít rủi ro hơn. Trong số đó nổi bật là pin bán rắn (semi‑solid state) và pin natri‑ion (sodium‑ion). Những công nghệ này tuy không đạt được tiềm năng năng lượng cao như pin thể rắn, nhưng lại có độ an toàn và khả năng sản xuất đại trà gần hơn với pin lithium‑ion truyền thống.

Pin bán rắn là loại pin sạc sử dụng chất điện phân bán rắn thay vì chất điện phân dạng lỏng hoặc dạng gel như trong pin lithium-ion truyền thống. Max Reid, nhà phân tích tại Wood Mackenzie, một công ty tư vấn và nghiên cứu năng lượng, cho rằng: “Pin bán rắn không phải là một giấc mơ viển vông. Nó sắp đến gần, khả thi và có nhiều lợi ích của pin rắn hoàn toàn”.

Được biết, pin bán rắn mà CATL hợp tác phát triển với NIO và WeLion đã đạt mật độ năng lượng lên đến 360 Wh/kg, cho phép xe NIO ET7 sử dụng gói pin swap 150 kWh có tầm hoạt động trên 1.000 km — một cột mốc quan trọng về thương mại hóa công nghệ mới này. Bên cạnh đó, CATL cũng đã công bố mục tiêu rằng pin sodium-ion có thể thay thế tới một nửa thị phần pin lithium-phosphate, tuy nhiên báo cáo thị trường từ Benchmark cảnh báo rằng dự báo này là quá lạc quan khi pin sodium-ion hiện chỉ chiếm dưới 1% thị trường toàn cầu và có thể tăng lên tối đa 15% vào năm 2035 trong kịch bản tích cực nhất.

Những đánh giá cân nhắc này cho thấy CATL đang chọn một chiến lược thực dụng: tiếp cận thị trường với các công nghệ có thể sản xuất sớm hơn, ổn định hơn và phù hợp với cơ sở hạ tầng hiện có, thay vì đi theo lộ trình đầy rủi ro và mất thời gian như pin thể rắn hoàn toàn.

Về mặt động lực chiến lược, Robin Zeng chia sẻ rằng CATL không chỉ là một nhà sản xuất pin thông thường mà đang xây dựng mô hình hệ sinh thái năng lượng rộng lớn: từ sản xuất pin, lắp ráp hệ thống lưu trữ năng lượng, tới phát triển các nền tảng EV và hạ tầng (grid). Họ dự kiến đầu tư hàng chục tỷ USD để hỗ trợ mục tiêu carbon trung hòa toàn diện. 

Pin thể rắn vẫn là mục tiêu dài hạn, nhưng câu chuyện thương mại hóa trong vòng 2–3 năm tới đang được đặt dấu hỏi lớn. Trong khi đó, các công nghệ như pin bán rắn và sodium-ion đang cho thấy tiềm năng ứng dụng thực tế, chi phí thấp hơn và triển vọng thị trường khả quan hơn. CATL – với vị thế chi phối thị trường – rõ ràng đang đặt cược vào tương lai gần khả thi thay vì một giấc mộng lâu dài chưa có lối ra rõ ràng.

Theo báo cáo phân tích từ Mitsui & Co., pin bán rắn đang được xem như giải pháp trung gian quan trọng để đẩy nhanh ứng dụng công nghệ pin thể rắn. Mercedes‑Factorial mô tả đây là một bước ngoặt công nghiệp bởi chúng có thể tương thích với 80% thiết bị hiện có, với chi phí chuyển đổi nhà máy chỉ khoảng 10 triệu USD cho 1 GWh công suất, giúp các nhà sản xuất xe dễ tiếp cận mà không phải đầu tư cơ sở hạ tầng lớn.

Richard Laine, giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Michigan, nói pin thể rắn thường sử dụng bộ phân tách điện phân rắn và yêu cầu sự gắn kết và chuyển động gần như hoàn hảo của các ion giữa cực dương và cực âm. Ngược lại, pin bán rắn chứa một lượng nhỏ chất lỏng hoặc gel để chuyển các ion dễ dàng hơn. Những tiến bộ này đặt ra câu hỏi liệu pin thể rắn có còn là mục tiêu cuối cùng của ngành hay không.

“Tôi có 10 tiến sĩ ở đây đang làm việc về pin thể rắn và mỗi lần cố gắng sạc nhanh nó, chúng tôi đều gặp những vấn đề lớn về an toàn do lithium phản ứng khá mạnh. Nhìn chung, không có bước đột phá nào về hiệu suất của pin so với các chất hóa học bán rắn”, CEO Doron Myersdorf của công ty pin StoreDot nói.

Công ty nghiên cứu Rho Motion của Anh coi pin bán rắn là chất xúc tác cho đà phát triển mới của ngành. Một danh sách dài các bên tham gia, với sản lượng hàng loạt dự kiến đạt được trước cuối thập kỷ này. Một số hãng xe lớn đang cạnh tranh vị trí dẫn đầu có thể kể đến như Volkswagen, tập đoàn Mercedes-Benz, Stellantis, BYD và Nissan, Toyota.

Iola Hughes, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu tại Rho Motion, chia sẻ với CNBC rằng: “Nhiều công ty công bố động thái trong lĩnh vực này đang nhắm tới mục tiêu sản xuất thương mại vào năm 2027-2028, trong nhiều trường hợp ban đầu là bán rắn thay vì trạng thái rắn hoàn toàn. Pin bán rắn cung cấp mật độ năng lượng và độ an toàn được cải thiện so với pin lithium-ion thông thường và dễ sản xuất hơn, khiến chúng trở thành cầu nối thiết thực hướng tới công nghệ trạng thái rắn”.

Tuy nhiên, bà nói thêm: “Dĩ nhiên, chúng không đạt được tiềm năng hiệu suất đầy đủ như pin thể rắn về mật độ năng lượng, độ nhỏ gọn và phạm vi hoạt động lâu dài”.

Ion Storage Systems tại Mỹ vừa đưa một dòng pin bán rắn vào sản xuất thử nghiệm tại Maryland. Pin này được dự đoán có tuổi thọ cao hơn 50%, sạc nhanh và độ an toàn cao nhờ lớp gốm chống giãn nở – bước đi quan trọng tiến gần hơn đến thương mại hóa.

Tuy nhiên, thách thức lớn vô cùng. Theo Reuters, từ nghiên cứu đến thực tế thương mại vẫn còn một khoảng cách rộng lớn. Hàng loạt công ty, kể cả Tesla, chưa bật mí rõ ràng kế hoạch sản xuất pin bán rắn. Các startup như QuantumScape đã chứng minh tiềm năng, song độ khả thi thương mại vẫn phải đợi đến 2026 mới rõ ràng. PitchBook thống kê rằng vốn đầu tư mạo hiểm vào pin bán rắn đã giảm 72% trong năm ngoái.

Dẫu vậy, lạc quan chưa tắt. Thị trường pin bán rắn dự kiến tăng trưởng lên 1,13 USD tỷ USD trong 2025, đạt 4,63 USD tỷ USD trong năm 2029, theo báo cáo của The Business Research Company. Các chuyên gia đánh giá bước đi tiếp theo là thực hiện chiến lược kết hợp – triển khai pin ở các ứng dụng chuyên biệt như thiết bị đeo, sau đó mới tới EV trước khoảng thời gian 2026–2028.

Ở chiều ngược lại, sự cường điệu về công cuộc thương mại hóa pin thể rắn trong xe điện đã đi đến hồi kết. Connor Watts, nhà phân tích nguyên liệu thô cho pin tại Fastmarkets, chia sẻ với CNBC qua email rằng: “Tâm lý đã trở nên trầm trọng hơn khi các nhà lãnh đạo phương Tây như Quantumscape được VW hậu thuẫn trì hoãn việc cung cấp sản phẩm và thay đổi mốc thời gian sau những vấn đề công nghệ dai dẳng, khiến ngành công nghiệp này ngày càng trở nên yếu kém mặc dù vẫn tiếp tục đạt được tiến bộ”.

Hơn nữa, Watts cho biết những cải tiến trong công nghệ hiện tại càng làm giảm sự quan tâm đến việc tiếp tục theo đuổi pin thể rắn. “Chi phí cao của pin thể rắn ngày càng khó chấp nhận khi các công nghệ hiện tại bắt đầu có thông số kỹ thuật ngày càng giống nhau. Nếu những hứa hẹn về pin thể rắn không được cải thiện, giá trị đề xuất và cơ hội đầu tư sẽ suy yếu đáng kể”, ông nói. 

Theo: Nikkei Asia, Financial Times