Pin thể rắn luôn được nhắc đến như một hy vọng mới, nhưng thời gian sản xuất hàng loạt vẫn còn rất mơ hồ. Hầu hết các công ty đã đặt thời gian sản xuất hàng loạt vào năm 2027. Tuy nhiên, ngay cả khi sản xuất hàng loạt, sản lượng sẽ đạt mức nào? Chi phí có thể giảm xuống mức nào? Đó vẫn còn là câu hỏi lớn. Nói cách khác, việc sản xuất hàng loạt vẫn còn ở rất xa.
Tuy nhiên, vẫn có một tin tức đáng chú ý từ ngành công nghiệp Nhật Bản và Trung Quốc. Vào ngày 22 tháng 11, Honda đã công bố tại Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Honda ở tỉnh Tochigi rằng họ sẽ bắt đầu thử nghiệm sản xuất pin thể rắn cho xe điện (EV) từ tháng 1 năm 2025. Dữ liệu cho thấy, so với các loại pin hiện tại, phạm vi hoạt động sẽ tăng gấp đôi và chi phí pin sẽ giảm 25%.
Honda cũng cho biết, các mẫu xe mới bán ra vào nửa cuối thập kỷ 2020 sẽ bắt đầu được trang bị pin thể rắn, và trong tương lai còn có khả năng được trang bị cho xe máy và máy bay. Ngoài ra, Honda sẽ tăng cường giảm chi phí (ví dụ như áp dụng pin thể rắn trong các lĩnh vực như máy bay và xe máy để giảm chi phí thông qua sản xuất hàng loạt) nhằm cạnh tranh với các công ty Trung Quốc có giá cả cạnh tranh hơn. Chúng tôi đã tìm hiểu với một số người liên quan của Honda China, nhưng không nhận được thêm thông tin.
Trước hết, kết luận là “thử nghiệm sản xuất” chỉ là một giai đoạn thử nghiệm, còn rất xa với việc sản xuất hàng loạt thực sự. Nghĩa là, ý nghĩa tín hiệu lớn hơn ý nghĩa thực tế. Vậy, thử nghiệm sản xuất của Honda có ý nghĩa gì, nó mang đến tín hiệu gì?
Hy vọng mới từ Nhật Bản
Trên thực tế, trong bối cảnh kỷ nguyên điện hóa thông minh hiện nay, pin, đặc biệt là pin thể rắn, đang trở thành tâm điểm. Sự gia tăng trong việc “tự phát triển pin” của các công ty đang gia tăng sự cạnh tranh.
Không thể không nói rằng pin thể rắn được đặt nhiều kỳ vọng cho tương lai của ô tô Nhật Bản. Đây là trung tâm của cuộc cạnh tranh tiếp theo trong lĩnh vực năng lượng mới và pin, vì cấu trúc của pin lithium hiện tại đã rất ổn định và không còn cơ hội.
Trước đó, Giám đốc điều hành của Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Honda (Trung Quốc), ông Miyahara Tetsuya, đã nói rằng Honda đang nỗ lực phát triển pin thể rắn, dự kiến sẽ được trang bị cho các mẫu xe mới trong giai đoạn 2025-2030. Honda đã nhận thức đầy đủ rằng pin thể rắn là công nghệ rất quan trọng cho xe điện thế hệ tiếp theo.
Cách làm trước đây của Honda rất bình thường, đó là dựa vào nhà cung cấp để cung cấp pin. Tại Trung Quốc, họ hợp tác với CATL, trong khi tại Bắc Mỹ, họ đã thành lập một liên doanh với nhà sản xuất pin của LG Hàn Quốc. Hiện tại, pin thể rắn của Honda đã gần đến ranh giới sản xuất hàng loạt, tràn đầy hy vọng.
Cuộc cạnh tranh là rất gay gắt. Ví dụ, gần đây Toyota đã công bố đã đạt được những bước tiến lớn trong công nghệ pin thể rắn, có thể sạc trong 10 phút và đi được 1200 km. Tin tức vừa ra, lập tức thu hút sự chú ý của ngành ô tô toàn cầu.
Dĩ nhiên, Honda không quảng bá như Toyota đối với công nghệ pin thể rắn. Toyota từ rất sớm đã tuyên bố về hướng đi của sulfide, thông tin thường xuyên được tiết lộ, trong khi thông tin về pin thể rắn của Honda thì rất hiếm, nhưng họ đã có sự đặt cược lớn vào pin thể rắn.
Về hướng phát triển công nghệ, Honda cũng nên là hướng sulfide. “Khi vào trong, tôi phát hiện ra rằng hệ thống quản lý ở đây rất nghiêm ngặt, kiểm soát độ ẩm không vượt quá 0,1%. Do trong pin thể rắn có chứa các vật liệu phản ứng với nước có thể sinh ra khí độc, đã thực hiện các biện pháp an toàn triệt để.” Chắc chắn khí độc đó là hydrogen sulfide.
Về hiệu suất của pin thể rắn đang được phát triển, Honda cho biết, phạm vi hoạt động của một đơn vị pin sẽ tăng gấp đôi vào nửa cuối thập kỷ 2020 và hơn 2,5 lần vào thập kỷ 2040. Một chiếc EV cỡ trung có thể đi được 1000 km khi sạc đầy, tương đương với khoảng cách từ Tokyo đến Fukuoka. Theo quan điểm của tôi, 1000 km là tiêu chuẩn để giải quyết nỗi lo về khoảng cách.
Lần này, Honda cũng đã công khai các thiết bị thử nghiệm. Tổng diện tích xây dựng của cơ sở này là 27.400 mét vuông, đầu tư 43 tỷ yên vào việc nhập khẩu thiết bị thử nghiệm. Theo Nikkei, dây chuyền này được coi là “dây chuyền sản xuất dài nhất thế giới” trong lĩnh vực pin thể rắn. Chưa rõ, có thể là nói dây chuyền sơn dài nhất thế giới.
Cần giới thiệu khái niệm về “dây chuyền thử nghiệm”. Theo thông tin hiện có, dây chuyền sản xuất của Honda là một “dây chuyền thử nghiệm tiêu chuẩn”, nhiệm vụ chính của dây chuyền thử nghiệm này là xác minh khả năng sản xuất hàng loạt pin, đồng thời đặt ra tiêu chuẩn SOP toàn diện cho các nhà máy lớn GWh.
Yang Ning, đối tác tại Nissho Capital, cũng từng cho biết, việc bước vào giai đoạn thử nghiệm có nghĩa là có những bước đột phá quan trọng, từ giai đoạn thử nghiệm đến sản xuất hàng loạt, chủ yếu là cần có sự ổn định trong quá trình sản xuất và công nghệ, và quy trình này cần thời gian dài để xác minh và thử nghiệm, không phải là vấn đề công nghệ đơn lẻ.
Cuối cùng, sản xuất và sản xuất hàng loạt quy mô lớn là hai khái niệm khác nhau. Theo quy luật ngành công nghiệp, thời gian cần có ít nhất 3 năm từ dây chuyền thử nghiệm đến sản xuất hàng loạt. Ngay cả khi có nhiều công nghệ được cải thiện, thời gian vẫn cần từ một năm rưỡi đến hai năm.
Thông cáo báo chí của Honda cũng nói rõ, “dây chuyền sản xuất mẫu này sẽ hoạt động vào tháng 1 năm 2025, và trong khi phát triển đặc điểm kỹ thuật tế bào pin, cũng sẽ xác minh công nghệ và chi phí sản xuất hàng loạt cho từng quy trình.” Nghĩa là công nghệ đang được định hình.
Về dây chuyền thử nghiệm của pin thể rắn, tôi đã đề cập trong bài viết trước “Pin thể rắn, một cuộc cược lớn”, các ông lớn pin trong nước như CATL đã xây dựng thành công dây chuyền riêng. Ngoài ra, một chuyên gia trong ngành cho biết “dây chuyền thử nghiệm là bước đi cần thiết trước khi sản xuất hàng loạt. Tuy nhiên, không thể hoàn toàn giải thích điều gì từ nó.”
Theo như lời của Chủ tịch CATL, Zeng Yuqun vào tháng 9 tại hội nghị pin, trình độ nghiên cứu phát triển trong ngành pin thể rắn vẫn còn ở mức thấp, CATL cũng chỉ ở cấp độ TRL (trình độ trưởng thành công nghệ) 4, tức là giai đoạn định hình công nghệ, và dự kiến sẽ nâng cấp lên TRL 7-8 vào năm 2027, có khả năng đạt quy mô sản xuất nhỏ.
Ông Zeng cũng đề cập rằng, so với các đối thủ cạnh tranh, nghiên cứu của CATL “đi trước một bước lớn”, là “Second to none”. Không biết điều này có đúng hay không, nhưng hầu hết các công ty đều ở cùng mức độ 4, vì vậy, phỏng đoán rằng Honda cũng ở mức tương tự.
Dĩ nhiên, các công ty Nhật Bản đang dẫn đầu trong nghiên cứu phát triển, đặc biệt là về bằng sáng chế trong lĩnh vực pin thể rắn, nhưng lĩnh vực này đang nhanh chóng bị các công ty độc lập như CATL và BYD theo kịp. Đây là thực tế mà các công ty Nhật Bản phải đối mặt.
Bao giờ thì thực hiện?
Trong lĩnh vực pin, hiện nay, với cấu trúc pin hiện có, các ông lớn thường ít nói hơn. Trong khi đó, các công ty Nhật Bản như Toyota, Honda, Nissan vẫn thông báo tiến độ của pin thể rắn, điều này không thể nghi ngờ là nhằm tạo niềm tin và định hướng.
Các chuyên gia trong ngành cũng nhấn mạnh rằng, không nên mãi tư tưởng về pin thể rắn và bán rắn, mà cần chú ý đến việc có thể đạt được các chỉ số quan trọng như mật độ năng lượng cao hơn, độ an toàn và tuổi thọ chu kỳ. Nếu một viên pin có mật độ năng lượng cao, an toàn cao và tuổi thọ dài, bất kể nó có phải là pin thể rắn hay không, đó sẽ luôn là mục tiêu cuối cùng.
Vậy nên, có một số câu hỏi cần suy nghĩ. Đầu tiên là, chi phí sản xuất hàng loạt của pin thể rắn có thể giảm xuống bao nhiêu? So với pin lithium hiện tại có bao nhiêu lợi thế? Ít nhất, hiện tại không có câu trả lời chính xác.
Đối với pin thể rắn, Honda đặt mục tiêu giảm chi phí xuống 25% vào nửa cuối thập kỷ 2020 và 40% vào thập kỷ 2040. Cách tiếp cận bao gồm nâng cao hiệu suất thông qua tối ưu hóa quy trình. Hơn nữa, trọng lượng pin cũng sẽ giảm 35% vào nửa cuối thập kỷ 2020 và 45% vào thập kỷ 2040.
Giám đốc Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Honda, ông Otsu Keiji, cho biết, “Mục tiêu lần này là ở mức mà pin lithium lỏng trước đây không thể đạt được.” Nhưng liệu mục tiêu đó có thể đạt được đến đâu? Khi nào thì chi phí có thể giảm thấp hơn pin lithium hoặc pin bán rắn, không ai có thể chắc chắn.
Theo ước tính hiện tại, chi phí của pin thể rắn sẽ cao hơn từ 4 đến 10 lần so với pin lithium cùng tiêu chuẩn. Chi phí cao này không chỉ nằm ở phần nguyên liệu mà còn liên quan đến quy trình sản xuất.
Một yếu tố khác, như tôi đã đề cập trước đó, là máy móc sản xuất pin thể rắn không tương thích nhiều với những máy móc hiện tại của pin lithium, cần phải đầu tư lại. Chi phí này là tương đối cao. Chi phí xây dựng một dây chuyền sản xuất pin lithium 1GWh là 150 triệu nhân dân tệ, do đó có thể tính toán chi phí dây chuyền cho pin thể rắn sẽ tốn bao nhiêu?
Về quy trình, cơ sở thử nghiệm của Honda “bao gồm đầy đủ các thiết bị xác minh cho từng bước từ cân đo/pha trộn vật liệu điện cực đến sơn, cán, lắp ráp pin, kích hoạt và lắp ráp mô-đun,” tại đây, Honda đã đưa ra một số giải pháp, ví dụ như nâng cao khả năng kết dính với bề mặt điện cực thông qua công nghệ cán liên tục và tăng độ chặt của lớp điện phân rắn (quy trình độc quyền của pin thể rắn).
Dựa vào hình ảnh, quy trình cán cũng tương tự như công nghệ “công nghệ chuyển đổi điện phân siêu mỏng” và “công nghệ định hình một khối bằng áp lực tĩnh” của CATL, nhưng, cái nào tiên tiến hơn, tôi không phải là kỹ thuật viên, không thể đánh giá được.
Câu hỏi thứ hai là hiện tại trong ngành vẫn chưa thể giải quyết được vấn đề về điện tích “giao diện rắn-rắn” của pin thể rắn. Vấn đề này bao gồm tinh thể, độ dẫn điện giảm và nhiều vấn đề khác. Khó khăn này có thể thảo luận rộng hơn, nên không nhắc thêm ở đây.
Câu hỏi thứ ba là những gì đã được nói trước đây, đến năm 2030, khi pin thể rắn thực sự được sản xuất hàng loạt, khoảng thời gian 5 năm này, công nghệ pin bán rắn sẽ không dừng lại, mà đang phát triển với tốc độ nhanh chóng. Vậy nên liệu có khả năng, khi công nghệ và chi phí đạt được sự cân bằng, pin thể rắn sẽ trở nên không cần thiết. Bởi vì nhiều chuyên gia trong ngành không đánh giá cao khả năng phổ biến của nó, nghĩ rằng chỉ có xe sang mới sử dụng được.
Hãy cùng xem, có người đã tổng kết được tình hình bố trí của các công ty pin trong nước và quốc tế. Chúng ta có thể thấy, các công ty trong nước đã bắt đầu sớm trong lĩnh vực pin bán rắn, với kết quả nhanh chóng. Đặc biệt là tốc độ tiến bộ trong nước nhanh hơn rất nhiều so với nước ngoài. Vì vậy, tôi đã nói rằng, khi pin bán rắn đạt được sự cân bằng về công nghệ và chi phí, thì sẽ không cần phát triển pin thể rắn nữa.
Cuối cùng, liên quan đến một vấn đề lớn về sự đột phá công nghệ, từ những gì đã thấy trên thị trường ô tô Trung Quốc trong những năm gần đây, từ cuộc đột phá trong xe điện thuần túy đến sự trở lại của xe lai và xe có khả năng mở rộng, từ tốc độ tiến triển L4 sang hoàn toàn chuyển sang L2+, những “cuộc cách mạng công nghệ” này đã lãng phí vô số nguồn lực xã hội, không chỉ có vậy, mà còn phản ánh một tâm lý cuồng nhiệt. Liệu rằng tâm lý này có thể tái diễn với pin thể rắn không?
Hiện tại, pin thể rắn vẫn còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết, nhưng một số doanh nghiệp và truyền thông trong nước đang nói một cách nhẹ nhàng, giống như việc chúng sắp được thực hiện ngay ngày mai, và thậm chí đề cập đến pin bán rắn như là pin thể rắn, dẫn đến sự lạc quan không có cơ sở khi người dùng chưa có nhận thức rõ ràng.
Đối với Honda, như đã đề cập ở đầu, việc phát tín hiệu và tạo niềm tin là quan trọng, điều này nằm trong lời nói của Otsu Keiji, “Dây chuyền sản xuất mẫu pin thể rắn đã sẵn sàng là một cột mốc quan trọng đối với Honda, Honda sẽ tiếp tục cố gắng thách thức và sớm ra mắt các công cụ di chuyển trang bị pin thể rắn, cung cấp giá trị mới cho khách hàng.”
“Hy vọng mới” đang vẫy gọi ô tô Nhật Bản, trong khi cuộc cạnh tranh xung quanh pin thể rắn đang “bùng cháy” trên toàn cầu, sau hồi còi vang lên, tiếp theo sẽ là sự va chạm mạnh mẽ giữa các thế lực.