Pin Lithium thể rắn an toàn hơn, có dung lượng cao hơn 60% và tốc độ sạc nhanh gấp 1-1,2 lần so với pin lithium ion, được dự đoán sẽ tạo nên một cuộc cách mạng trong công nghệ sản xuất xe điện những năm tới.

1. Pin Lithium thể rắn là gì?

Pin thể rắn được hiểu là loại pin có chất điện phân và điện cực đều ở trạng thái rắn. Đây là công nghệ mới và đang được các nước như Nhật Bản, Đài Loan, Trung Quốc tập trung nghiên cứu và phát triển. Công nghệ pin thể rắn hứa hẹn sẽ có thể đánh bật pin lithium-ion khỏi vị trí thống trị như hiện tại và chiếm lĩnh ngôi vị đầu bảng. 

Pin thể rắn được ứng dụng trên rất nhiều lĩnh vực như tàu thuyền, ô tô, máy bay, xe tải… kể cả các phương tiện quân sự. Do đó, pin thể rắn đang được xem là sự lựa chọn hàng đầu trong tương lai không xa.

Giới chuyên gia dự đoán đến năm 2030, pin thể rắn bắt đầu được thương mại hóa cho xe điện. Ông lớn Toyota hợp tác cùng thương hiệu Panasonic và đã công bố ý định trở thành đơn vị sản xuất xe điện có pin thể rắn đầu tiên trên thế giới với kế hoạch cho mỗi lần sạc có thể đi được 500km và chỉ mất 10 phút để sạc đầy. Đây thực sự là một khung cảnh đáng mơ ước của các hãng sản xuất xe điện trên thế giới.

Nếu những nghiên cứu về loại pin Lithium thể rắn được chú trọng và đẩy mạnh, dự đoán trên rất có thể sẽ trở thành hiện thực trong thời gian sớm hơn. Hãng xe Volkswagen công bố ý định sản xuất SSB vào năm 2025 và Nissan cũng sẽ thử nghiệm xe điện với công nghệ pin này vào năm 2028. Điều này cho thấy, tương lai không xa pin thể rắn chắc chắn sẽ tạo nên cuộc cách mạng lịch sử trong lĩnh vực sản xuất xe điện. 

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin thể rắn

Một viên pin thông thường hiện có 2 thanh kim loại khác nhau, một cực nhận electron (cathode) và một cực cho đi các electron (anode). Chúng kết nối với nhau dựa trên “môi trường” là chất điện li. Chất điện li thường là dạng gel hoặc chất lỏng. Trong khi đó, nếu là pin lithium ion thì chất điện phân này làm từ gel hữu cơ. 

Ưu điểm của gel hữu cơ là có thể bọc trong vỏ nhựa và sản xuất được ở nhiều kích thước khác nhau để ứng dụng cho các thiết bị điện tử nhỏ gọn. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là có thể bốc cháy, hoặc phát nổ khi ở trong một số môi trường nhất định. Ngoài ra, trong nhiệt độ lạnh, pin lithium ion không hoạt động tốt được do gel hữu cơ làm các dòng electron di chuyển chậm.

Những điều này đã được pin thể rắn khắc phục nhờ chất điện phân rắn cho phép các dòng electron di chuyển linh hoạt được trong gel. Germanium, Lithium, Phốt pho và Lưu huỳnh là những chất liệu tạo nên môi trường điện phân của pin thể rắn. Vì là một khối rắn nên không thể nổ. Tuyệt vời hơn là pin Lithium thể rắn sẽ vẫn hoạt động tốt khi ở trong môi trường nhiệt độ -29 độ C.

Kết quả từ các lần thực nghiệm cho thấy, pin thể rắn có mật độ năng lượng cao hơn, khả năng bắt lửa thấp hơn và độ ổn định điện hóa cao hơn so với pin điện phân lỏng. Điều này cho thấy pin thể rắn có khả năng kéo dài tuổi thọ của quá trình sạc-xả-sạc lại lên đến 10 năm, thay vì là 2 năm như của các lựa chọn thay thế truyền thống.

Chất điện phân rắn cho phép sản xuất nhanh hơn và sử dụng ít nguyên liệu, năng lượng hơn. Không những vậy, tốc độ sạc của pin thể rắn rất nhanh, gấp 6 lần pin lithium ion. 

3. Ứng dụng của pin thể rắn tại Việt Nam

Nhận thấy tiềm năng cũng như sức mạnh của pin Lithium thể rắn, thương hiệu sản xuất xe điện lớn nhất Việt Nam VinFast đã có động thái sẽ ứng dụng công nghệ này vào việc chế tạo xe điện sử dụng pin thể rắn.

Minh chứng là vào ngày 03/03/2021, VinFast hợp tác ProLogium sản xuất pin thể rắn ở Việt Nam. ProLogium là công ty công nghệ Đài Loan danh tiếng, là đơn vị đầu tiên có dây chuyền thử nghiệm công nghệ pin thể rắn dành cho ô tô điện trên thế giới. 

Theo đó, pin thể rắn VinFast dành cho xe ô tô điện sẽ được nghiên cứu và phát triển. Liên doanh VinFast và ProLogium sẽ sử dụng các bằng sáng chế và công nghệ đóng gói pin thể rắn Multi-Axis Bipolar + Technology – công nghệ lưỡng cực đa trục + MAB của ProLogium để sản xuất pin thể rắn CIM/CIP tại Việt Nam. 

Sử dụng pin thể rắn giúp cho ô tô điện của VinFast rút ngắn thời gian sạc làm cho tổng số lần sạc pin được tăng lên và xe sẽ đi được quãng đường dài hơn.

Sự hợp tác này được đánh giá là bước đi chiến lược trong việc tự chủ công nghệ pin dành cho xe điện của VinFast, là tiền đề để các dòng xe điện thông minh ra đời trong tương lai. 

Việc ký kết hợp tác với ProLogium để sản xuất pin lithium thể rắn sở hữu những ưu điểm vượt trội hơn pin lithium-ion hiện tại cho thấy tầm nhìn và sự đầu tư nghiêm túc của VinFast. Trong tương lai không xa những chiếc xe điện mang thương hiệu VinFast Việt Nam sẽ xuất hiện trên nhiều tuyến phố, con đường nổi tiếng trên thế giới.