Pin thế hệ mới là gì? loại pin nào được xem là tiềm năng nhất hiện nay?

Pin thế hệ mới là một thuật ngữ chung để chỉ các công nghệ pin đang được nghiên cứu và phát triển để khắc phục những hạn chế của pin lithium-ion hiện tại. Các công nghệ này hứa hẹn mang lại hiệu suất cao hơn, an toàn hơn, tuổi thọ dài hơn và thời gian sạc nhanh hơn, đồng thời giảm chi phí và thân thiện với môi trường hơn.

Các loại pin thế hệ mới tiềm năng

Hiện nay, có nhiều loại pin thế hệ mới đang được phát triển, nhưng nổi bật và được đánh giá là tiềm năng nhất bao gồm:

Pin thể rắn (Solid-state Batteries): Đây là công nghệ được xem là có tiềm năng lớn nhất. Thay vì sử dụng chất điện phân lỏng dễ cháy nổ như pin lithium-ion truyền thống, pin thể rắn sử dụng chất điện phân rắn. Điều này giúp tăng đáng kể tính an toàn, mật độ năng lượng và tuổi thọ của pin. 🔋
Pin Natri-ion (Sodium-ion Batteries): Natri là nguyên tố phổ biến và rẻ tiền hơn nhiều so với lithium. Pin Natri-ion được đánh giá cao về khả năng sạc nhanh, độ bền và hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.
Pin kim loại Lithium (Lithium-metal Batteries): Loại pin này sử dụng lithium kim loại ở cực âm, hứa hẹn mật độ năng lượng cao hơn đáng kể so với pin lithium-ion. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn đang đối mặt với các thách thức về an toàn và tuổi thọ.
Pin cải tiến từ Lithium-ion: Vẫn dựa trên công nghệ lithium-ion nhưng sử dụng các vật liệu điện cực và chất điện phân mới để cải thiện hiệu suất. Điển hình là pin LFP (Lithium Ferrophosphate) nổi tiếng với độ bền và an toàn cao, cùng với pin NMC (Lithium Nickel Mangan Coban Oxit) với mật độ năng lượng cao, được sử dụng rộng rãi trong xe điện.

Loại pin tiềm năng nhất hiện nay

Pin thể rắn (Solid-state Batteries) được đánh giá là loại pin tiềm năng nhất hiện nay, đặc biệt cho ngành công nghiệp xe điện. Công nghệ này có thể giải quyết các vấn đề lớn của pin lithium-ion truyền thống, bao gồm nguy cơ cháy nổ, thời gian sạc lâu và mật độ năng lượng thấp. Mặc dù vẫn còn nhiều thách thức trong việc sản xuất hàng loạt với chi phí thấp, các công ty lớn như Toyota, Hyundai và QuantumScape đang đầu tư mạnh mẽ, hứa hẹn sẽ đưa công nghệ này vào sản xuất thương mại trong vài năm tới.

Nguyên liệu chính để sản xuất pin thể rắn bao gồm ba thành phần cơ bản: cực dương (cathode), cực âm (anode), và chất điện phân rắn.

Nguyên liệu sản xuất pin thể rắn

Cực dương (Cathode): Giống như pin lithium-ion truyền thống, cực dương của pin thể rắn thường được làm từ các vật liệu chứa lithium như:
- Oxide kim loại: Lithium Cobalt Oxide ( $L i C o O_{2}$ ), Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC), hoặc Lithium Iron Phosphate (LFP).
Cực âm (Anode):
- Trong nhiều loại pin thể rắn, cực âm được làm từ kim loại lithium tinh khiết. Điều này giúp tăng mật độ năng lượng của pin lên đáng kể so với cực âm than chì của pin lithium-ion.
- Một số nghiên cứu cũng sử dụng các hợp chất khác như silicon hoặc hợp kim lithium.
Chất điện phân rắn (Solid Electrolyte): Đây là thành phần quan trọng và tạo nên sự khác biệt của pin thể rắn. Chất điện phân rắn có nhiệm vụ dẫn ion lithium giữa cực dương và cực âm, thay thế cho chất lỏng dễ cháy nổ. Các loại chất điện phân rắn tiềm năng bao gồm:
- Sulfide (hợp chất lưu huỳnh): Được xem là một trong những loại vật liệu hứa hẹn nhất nhờ khả năng dẫn ion cao.
- Oxide (hợp chất oxit): Vật liệu gốm như $L i_{1.5} A l_{0.5} G e_{1.5} (P O_{4})_{3}$ (LAGP) hoặc $L i_{6} L a_{3} Z r_{2} O_{12}$ (LLZO) được nghiên cứu rộng rãi.
- Polymer rắn: Các loại polymer rắn cũng đang được phát triển vì tính linh hoạt.

Công thức tạo ra pin thể rắn

Về cơ bản, không có một "công thức hóa học" duy nhất để tạo ra pin thể rắn, mà là một quy trình sản xuất và lắp ráp các thành phần đã nêu trên. Quy trình này thường bao gồm các bước chính:

Chuẩn bị vật liệu: Các vật liệu cực dương, cực âm và chất điện phân rắn được nghiền thành bột mịn.
Chế tạo các lớp:
- Chất điện phân rắn được chế tạo thành một lớp màng mỏng.
- Bột cực dương và cực âm được trộn với các chất kết dính, sau đó được cán mỏng hoặc ép thành các lớp dày đồng đều.
Lắp ráp: Các lớp cực dương, chất điện phân rắn và cực âm được xếp chồng lên nhau và ép chặt lại. Quy trình này phải được thực hiện trong môi trường khô và không có oxy để tránh các phản ứng không mong muốn.
Hoàn thiện: Sau khi lắp ráp, pin được nhiệt luyện để tăng cường sự liên kết giữa các lớp, sau đó được kiểm tra chất lượng và đóng gói.

Mặc dù có nhiều loại vật liệu khác nhau, nhưng mục tiêu cuối cùng của tất cả các nhà nghiên cứu là tìm ra sự kết hợp vật liệu tối ưu để đạt được hiệu suất cao, an toàn và dễ sản xuất hàng loạt với chi phí thấp.

Các công ty mạnh về pin xe điện ở thị trường Việt Nam

Tại thị trường Việt Nam, ngành sản xuất và cung ứng pin xe điện còn khá non trẻ và đang trong giai đoạn phát triển. Mặc dù có nhiều doanh nghiệp tham gia, nhưng những công ty thực sự mạnh về pin xe điện, đặc biệt là về sản xuất và công nghệ, có thể kể đến 5 cái tên nổi bật sau:

VinES (Công ty Cổ phần Giải pháp Năng lượng VinES): Đây là cái tên dẫn đầu tuyệt đối tại Việt Nam. Thuộc tập đoàn Vingroup, VinES không chỉ sản xuất pin lithium-ion (đặc biệt là pin LFP) cho các dòng xe điện của VinFast mà còn đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ pin thế hệ mới. VinES có nhà máy sản xuất pin tại Hà Tĩnh và đã ký kết hợp tác chiến lược với ProLogium - một công ty tiên phong của Đài Loan về pin thể rắn, cho thấy tham vọng làm chủ công nghệ pin tiên tiến nhất.
LG Energy Solution (LG Chem): Là một tập đoàn đa quốc gia của Hàn Quốc và là một trong những nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới, LG Chem có nhà máy sản xuất pin lithium-ion tại Việt Nam. Nhà máy này chủ yếu cung cấp pin cho các công ty sản xuất xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng trong khu vực, đóng vai trò quan trọng trong chuỗi cung ứng pin tại Việt Nam.
Selex Motors: Đây là một công ty khởi nghiệp nổi bật của Việt Nam, chuyên về xe máy điện và hệ sinh thái đổi pin thông minh. Selex Motors đã tự nghiên cứu và phát triển công nghệ pin lithium-ion của riêng mình, tập trung vào việc tạo ra các "pack pin" có khả năng tương thích cao với nhiều loại xe điện khác nhau. Công ty đã triển khai các trạm đổi pin tự động tại nhiều thành phố lớn, thể hiện sự mạnh mẽ trong việc tạo ra một giải pháp năng lượng toàn diện cho xe máy điện.
Tập đoàn Sơn Hà: Bên cạnh các sản phẩm truyền thống, Sơn Hà đã mở rộng sang lĩnh vực xe máy điện với nhãn hiệu EVGO. Tập đoàn này đã hợp tác với VinES để sản xuất pin xe điện, tạo ra một liên minh doanh nghiệp Việt Nam nhằm thúc đẩy ngành công nghiệp xe điện trong nước.
Pinaco (Công ty Cổ phần Pin Ắc quy miền Nam): Mặc dù tập trung chủ yếu vào ắc quy chì-axit truyền thống, Pinaco cũng đã sản xuất ắc quy cho xe đạp và xe máy điện. Đặc biệt, Pinaco còn là nhà cung cấp ắc quy chì-axit độc quyền cho xe điện của VinFast. Điều này cho thấy vai trò của công ty trong việc cung ứng các loại pin và ắc quy cần thiết cho thị trường xe điện Việt Nam.

Danh sách 10 công ty sản xuất pin xe điện hàng đầu thế giới

Dưới đây là danh sách 10 công ty sản xuất pin xe điện hàng đầu thế giới, được xếp hạng dựa trên thị phần và sự ảnh hưởng trên thị trường toàn cầu.

CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. - Trung Quốc): Đây là công ty dẫn đầu thị trường pin xe điện toàn cầu với thị phần lớn. CATL cung cấp pin cho nhiều hãng xe lớn trên thế giới như Tesla, Volkswagen, BMW, Ford và Hyundai. Công ty nổi tiếng với công nghệ pin LFP và các công nghệ tiên tiến khác.
BYD (Build Your Dreams - Trung Quốc): BYD không chỉ là một nhà sản xuất xe điện lớn mà còn là một trong những nhà sản xuất pin hàng đầu thế giới. Pin Blade của BYD, nổi tiếng về độ an toàn và độ bền, được sử dụng rộng rãi trên các mẫu xe của hãng và cả những hãng xe khác.
LG Energy Solution (Hàn Quốc): Là một trong những công ty sản xuất pin lâu đời nhất và lớn nhất thế giới. LGES có mạng lưới sản xuất toàn cầu và cung cấp pin cho nhiều hãng xe lớn như Tesla, General Motors, Ford và Volkswagen.
Panasonic (Nhật Bản): Panasonic là đối tác cung cấp pin chính cho Tesla trong nhiều năm và đã có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất pin lithium-ion. Công ty tiếp tục đầu tư mạnh vào công nghệ pin mới để duy trì vị thế của mình.
SK On (Hàn Quốc): SK On, một công ty con của SK Innovation, là một nhà sản xuất pin đang phát triển nhanh chóng. Công ty này cung cấp pin cho nhiều hãng xe như Ford và Hyundai, với công nghệ pin nickel cao.
Samsung SDI (Hàn Quốc): Samsung SDI là một nhà sản xuất pin hàng đầu, cung cấp pin cho nhiều hãng xe điện cao cấp như BMW và Audi. Công ty cũng đang đầu tư vào công nghệ pin thể rắn và các công nghệ pin thế hệ mới khác.
CALB (China Aviation Lithium Battery - Trung Quốc): CALB là một nhà sản xuất pin lớn tại Trung Quốc, chuyên sản xuất pin lithium-ion hiệu suất cao cho xe điện và các ứng dụng khác.
EVE Energy (Trung Quốc): EVE Energy là một nhà sản xuất pin có tốc độ tăng trưởng nhanh, cạnh tranh trực tiếp với các ông lớn khác tại thị trường Trung Quốc. Công ty đã và đang cung cấp pin cho các hãng xe lớn như BMW, Hyundai và Daimler.
Gotion High-tech (Trung Quốc): Gotion High-tech là một nhà sản xuất pin lithium-ion lớn, chuyên về pin LFP. Công ty này là đối tác của nhiều hãng xe điện lớn và đang mở rộng sản xuất ra các thị trường quốc tế.
SVOLT Energy (Trung Quốc): SVOLT, một công ty tách ra từ Great Wall Motors, là một nhà sản xuất pin đang phát triển với tham vọng trở thành một trong những nhà cung cấp pin hàng đầu thế giới.

Pin thế hệ mới là gì? loại pin nào được xem là tiềm năng nhất hiện nay?