Cách tiếp cận mới về pin sẽ hoàn toàn thay đổi bộ mặt của xe điện

Một công ty ô tô đang thiết kế ra những cách để lắp pin nhiên liệu lên khung xe, giúp những chiếc xe điện trở nên rẻ hơn, rộng rãi hơn và có thể đạt tới phạm vi hoạt động lên tới 1,000 km.

Trọng lượng là một trong những rào cản lớn nhất đối với những nhà thiết kế và kĩ sư ô tô. Những viên pin được sử dụng thường cực kì nặng và đặc, khi những động cơ đốt trong đang nhanh chóng được thay thế bằng động cơ điện, tìm ra lời giải cho câu hỏi làm thế nào để xử lý vấn đề về trọng lượng pin cho xe điện cũng ngày càng trở nên quan trọng.

Nếu bạn muốn chế tạo một chiếc xe điện với tầm hoạt động xa hơn, việc lắp một viên pin lớn hơn không phải là giải pháp. Với viên pin lớn hơn, bạn sẽ phải tăng kích thước của phanh xe để đảm bảo khả năng phanh của chúng với một chiếc xe nặng hơn, và do kích cỡ phanh xe lớn, bạn sẽ tiếp tục cần những bánh xe lớn hơn, và sau đó trọng lượng của tất cả những thành phần đấy sẽ yêu cầu một cấu trúc vững chắc hơn. Đây là thứ mà những nhà thiết kế ô tô gọi là “Vòng xoáy của trọng lượng”, và vấn đề với những viên pin là chúng yêu cầu bạn phải đáp ứng những “trọng lượng chết” đó chỉ để cung cấp năng lượng cho xe.

Nhưng nếu như bạn có thể kết hợp viên pin vào chính cấu trúc của chiếc xe để viên pin đó đóng cả hai vai trò, vừa cung cấp năng lượng cho xe, vừa trở thành chính khung xe. Đây chính xác là những gì mà những công ty tại Mỹ và Trung Quốc đang nghiên cứu. Những thiết kế cấu trúc xe mới của những công ty này không chỉ thay đổi cách xe điện được sản xuất mà còn tăng phạm vi hoạt động đồng thời cắt giảm chi phí sản xuất.

Theo Euan McTurk, một tư vấn viên về điện hóa pin tại Plug Life Consulting, từ khi những công nghệ như cell-to-pack, cell-to-body và cell-to-energy cho phép pin được bố trí hiệu quả hơn trong xe, chúng đã đưa ta tới rất gần với việc tạo ra một loại pin xe điện hoàn hảo trên lý thuyết. “Một bộ pin hoàn hảo sẽ là một bộ pin bao gồm 100% vật liệu hoạt tính. Nghĩa là, tất cả thành phần của bộ pin đều có thể lưu trữ và giải phóng năng lượng”, ông nói.

Theo truyền thống, pin xe điện sử dụng những mô-đun pin được kết nối trở thành những bộ pin. Công ty BYD đã đi đầu trong công nghệ cell-to-pack, công nghệ này loại bỏ bước trung gian là mô-đun pin và đặt các nhân pin trực tiếp vào trong bộ pin. Theo Richie Frost, nhà sáng lập và CEO của Sprint Power, “những mô-đun pin thông thường có thể lắp đặt vừa vặn trong một bộ pin, tuy nhiên chúng lại tạo ra rất nhiều khoảng trống “lãng phí” cho những gói pin khác. Bằng cách lược bỏ việc kết nối những nhân pin thành mô-đun, số lượng nhân pin có thể được tối đa với bất kì thể tích vỏ pin nào”.

Công nghệ cell-to-pack cho phép loại bỏ rào cản mô-đun ra khỏi bộ pin, nghĩa là ít không gian bị phí phạm hơn. BYD cũng đã tích cực ủng hộ pin LFP (lithium iron phosphate), với tính ổn định về mặt hóa học và giá thành sản xuất rẻ hơn. Tuy nhiên có một vấn đề đối với pin LFP là mật độ năng lượng thấp hơn khi so sánh với pin hóa học NCM (nickel cobalt manganese). Tuy nhiên, thiết kế cell-to-pack cho phép lắp đặt nhiều nhân pin hơn trên mỗi đơn vị không gian và cũng có thể tăng cường mật độ pin gần với mức độ của pin NCM.

Đặc trụ sở tại Thẩm Quyến, BYD là một trong số những nhà sản xuất xe điện tích hợp lớn nhất thế giới, nghĩa là họ sản xuất pin, nhiều thành phần trong xe và cả chiếc xe. Nhưng thực ra BYD khởi đầu là một công ty sản xuất pin. Đối thủ lớn nhất của BYD trong lĩnh vực sản xuất pin tại Trung Quốc là Contemporary Amperex Technology – nhà sản xuất pin xe điện lớn nhất thế giới trong năm 2021 với 32,6% thị phần. Điều này phần lớn là do CATL đã thống trị phần lớn thị trường Trung Quốc với 52% thị phần.

CATL đã có một nhà máy tại Đức, cùng với một nhà máy trị giá 5 tỉ USD đang xây dựng tại Indonesia và có kế hoạch đầu tư tương tự tại Mỹ. Những khoản đầu tư của CATL trong khai thác lithium và cô-ban giúp bảo vệ công ty khỏi những biến động giá cả vật liệu. Nhưng một trong những yếu tố then chốt đối với sự mở rộng toàn cầu của CATL sẽ là công nghệ cell-to-chassis, trong đó pin, khung xe và gầm xe được tích hợp làm một, điều này sẽ loại bỏ hoàn toàn nhu cầu cần một bộ pin rời trong xe.

Việc bố trí lại khối lượng pin cũng sẽ giải phóng thêm nhiều không gian trống để thiết kế xe với nội thất rộng rãi hơn do các nhà thiết kế không phải nâng cao trần xe để tạo không gian cho pin dưới gầm. Giải phóng khỏi những rào cản trước đây, khi mà chính những viên pin đã tạo thành khung xe, những nhà sản xuất có thể lắp nhiều pin hơn, từ đó tăng thêm phạm vi hoạt động của xe.

CATL dự đoán rằng những phương tiện sản xuất theo phương thức này sẽ đạt đến phạm vi hoạt động 1,000km mỗi lần sạc, cao hơn tới 40% so với công nghệ pin thông thường.

(theo Wired)

Bạn cần đăng nhập để tương tác với nội dung này: Đăng nhập.