- Toyota đang phát triển pin thể rắn cho EV với mục tiêu tầm hoạt động 745 dặm (khoảng 1.200 km) và sạc trong 10 phút; nếu thành hiện thực, điều này có thể giảm đáng kể gánh nặng sạc đối với EV chạy đường dài
- Cấu trúc dùng chất điện phân rắn thay vì chất điện phân dạng lỏng hoặc dạng hồ, nên có thể lưu trữ nhiều điện hơn trong cùng một kích thước, vì vậy được chú ý như một ứng viên pin cho xe điện
- Pin thể rắn vẫn còn những hạn chế như hiệu năng trong thời tiết lạnh, suy giảm sau nhiều lần sạc xả và chi phí cao, nhưng Toyota cho rằng họ có thể đã giải quyết được vấn đề tầm hoạt động và trọng lượng pin
- Đối tượng áp dụng đầu tiên được dự đoán sẽ không phải xe thuần điện mà là xe hybrid, và thời điểm sẵn sàng để bán được đưa ra là năm 2027 hoặc 2028
- So với mức 103 dặm của RAV4 điện giai đoạn 2012~2014 và khoảng 250 dặm của bZ4x, pin thể rắn lần này có thể trở thành bước ngoặt thay đổi chiến lược điện hóa của Toyota
Điều pin thể rắn 745 dặm muốn thay đổi
- Toyota được cho là đã âm thầm chuẩn bị một bước đột phá về pin EV ở bộ phận R&D hơn là quảng bá rầm rộ ra bên ngoài
- Loại pin thể rắn đang được phát triển nhắm tới tầm hoạt động 745 dặm và thời gian sạc 10 phút
- Theo hệ mét, tương đương khoảng 1.200 km
- Thời gian sạc được đưa ra là 10 phút
- Nếu các con số này trở thành hiện thực, EV sản xuất hàng loạt cũng có thể đạt khả năng chạy đường dài gần với xe dùng động cơ và bình nhiên liệu
- Điều này được kỳ vọng sẽ giảm gánh nặng phải dừng sạc thường xuyên trong các chuyến đi gia đình đường dài
Ưu điểm của pin thể rắn và những điểm yếu vẫn còn tồn tại
- Pin thể rắn lưu trữ điện tích trong chất điện phân rắn
- Các loại pin thông thường khác sử dụng chất điện phân dạng lỏng hoặc dạng hồ
- Hiện nay pin thể rắn thường được dùng trong các thiết bị nhỏ có nhu cầu điện năng thấp như máy tạo nhịp tim và RFID
- Nhờ mật độ năng lượng cao, nó có thể lưu trữ nhiều điện hơn các loại pin khác cùng kích thước, nên được xem là ứng viên phù hợp cho xe điện
- Vẫn còn những lý do khiến nó khó được dùng rộng rãi trong ô tô và thiết bị điện tử tiêu dùng cỡ lớn
- Hiệu năng kém trong thời tiết lạnh
- Có xu hướng suy giảm nhanh sau các chu kỳ sạc và xả lặp lại
- Chi phí đặc biệt cao
- Vì những ràng buộc này, nó vẫn chưa thể phổ biến rộng sang laptop, smartphone và ô tô nói chung
- Khi EV mở rộng, khả năng sinh lời của nghiên cứu pin đã tăng lên so với 10 năm trước, và các nhà nghiên cứu đang tập trung giải quyết các điểm yếu của pin thể rắn
- Toyota được nhắc tới như công ty đầu tiên cho biết họ có thể đã giải quyết được vấn đề tầm hoạt động và trọng lượng pin
Mối quan hệ với chiến lược xe hydro
- Toyota là hãng đã tập trung mạnh vào xe hydro hơn nhiều hãng ô tô khác
- Toyota Mirai gần như đã trở thành mẫu xe tiêu biểu của xe hydro
- Nó gần với một chiếc sedan thông thường
- Được thiết kế để tạo cảm giác tương tự Camry
- Dù đưa pin nhiên liệu hydro vào một chiếc xe bình thường, trở ngại lớn nhất trong bán hàng vẫn là hạ tầng tiếp nhiên liệu
- Gần đây Toyota cũng công bố phiên bản hydro của Crown chỉ bán tại Nhật Bản
- Hãng cũng đang thúc đẩy mạnh việc sử dụng hydro trong lĩnh vực xe tải thương mại
- Trước đây Toyota dường như đánh giá hydro vượt trội hơn pin, nhưng việc phát triển pin thể rắn cho thấy cách tiếp cận gần với việc theo đuổi cả pin lẫn hydro
- Trong các hoạt động quảng bá xe hydro của ngành ô tô, thông điệp thường xuất hiện là không có một loại nhiên liệu đơn lẻ nào giải quyết được khủng hoảng năng lượng, và pin nhiên liệu hydro chỉ là một mảnh ghép của bức tranh
Lịch sử EV thận trọng của Toyota
- Bối cảnh khiến việc đưa EV chạy pin vào danh mục hiện tại của Toyota diễn ra thận trọng có liên quan tới kết quả của RAV4 điện trước đây
- RAV4 điện được bán từ năm 2012 đến 2014 và có tầm hoạt động 103 dặm
- Vấn đề cốt lõi không phải là lỗi cơ khí nghiêm trọng, nhưng tầm hoạt động bị đánh giá là quá ngắn ngay cả cho nhu cầu đi làm hằng ngày
- Sau đó, đến năm 2022 Toyota tung ra mẫu crossover SUV bZ4x
- Tầm hoạt động của bZ4x thay đổi theo từng phiên bản, vào khoảng 250 dặm
- Hiện được xem là ở mức tương tự nhiều EV khác
- Vì lộ trình EV thận trọng như vậy, việc Toyota nay đặt trọng tâm vào giải quyết vấn đề tầm hoạt động của pin tạo cảm giác là một thay đổi bất ngờ
Cách tung ra thị trường và thứ tự áp dụng
- Toyota sẽ không lập tức đưa BEV tầm xa vào sản xuất
- Mẫu xe áp dụng đầu tiên được dự đoán sẽ không phải xe thuần điện mà là xe hybrid
- Toyota cho biết loại pin này sẽ sẵn sàng để bán vào năm 2027 hoặc 2028
- Cách triển khai bắt đầu từ hybrid có thể đóng vai trò vùng đệm về độ tin cậy
- Ngay cả khi pin không chịu được mức sử dụng khắc nghiệt trong vận hành hằng ngày, vẫn còn động cơ đốt trong làm phương án dự phòng
- Ngay cả trong trường hợp đó, nó vẫn có thể mang lại tầm hoạt động tốt hơn RAV4 điện năm 2012
- Toyota trước đây cũng từng đưa các hệ truyền động mới vào xe thực dụng
- Prius là mẫu xe đi làm thực dụng đã giới thiệu xe hybrid tới công chúng
- Toyota Previa là một mẫu minivan động cơ đặt giữa, từng có câu chuyện rằng khi thay dầu phải nhấc ghế trước lên và mở nắp kỹ thuật dưới sàn
Ý nghĩa trong cục diện cạnh tranh EV
- Cam kết về pin thể rắn của Toyota là một con số rất mạnh theo tiêu chuẩn của thị trường EV hiện nay
- Ngay cả Tesla cũng được đem ra so sánh là chưa sản xuất được mẫu xe có tầm hoạt động tương đương một chiếc xe dùng động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng và bình nhiên liệu đầy
- Khả năng sạc trong 10 phút và chạy từ Chicago đến Philadelphia mà không cần sạc giữa đường cũng được nhấn mạnh
- Nếu Toyota giữ đúng cam kết của mình, hãng có thể ở vị thế vượt lên trước các công ty đang cạnh tranh nhóm đầu của thị trường EV hiện tại
1 bình luận
Ý kiến Hacker News
Pin không thể chỉ siêu nhẹ, hoặc làm từ vật liệu phổ biến, hoặc chịu được 10.000 chu kỳ là đủ; nó phải tốt trên nhiều phương diện và ít nhất cũng ổn ở hầu hết các tiêu chí
Ví dụ như dung lượng trên mỗi đô la, dung lượng trên mỗi kg, dung lượng trên mỗi lít, tốc độ sạc/xả, tổn hao khi sạc/xả, nguy cơ cháy nổ, khả năng sẵn có của vật liệu cũng như công cụ và kỹ thuật sản xuất, độ bền với ứng suất cơ học như rung động, mức suy hao theo từng chu kỳ, suy hao khi lưu trữ ở mức sạc cao/thấp, suy giảm hiệu năng ở nhiệt độ cao/thấp, khả năng tái chế khi hết vòng đời, v.v. đều quan trọng
Chỉ cần một trong số đó đủ tệ là có thể bị loại hoàn toàn khỏi danh sách ứng viên cho pin xe điện; chẳng hạn chỉ riêng độ bền cơ học kém thì không thể dùng cho xe, dù có thể vẫn phù hợp với hệ lưu trữ cố định
Chỉ cần người không chuyên suy nghĩ vài phút cũng liệt kê được từng này mục, nên khi hình dung về pin tương lai cần hiểu rằng các loại pin lithium hiện nay đang trụ rất tốt ở rất nhiều mặt
Ngoài ra, các mục như lưu trữ ở mức sạc thấp/cao hay hiệu năng ở nhiệt độ cao/thấp hiện đã do BMS quản lý, và các mẫu không có những tính năng đó vốn đã không còn sức cạnh tranh. Đơn giản vì mật độ năng lượng đã tăng đủ để có thể chừa lại một phần dung lượng cho mục đích đó
Câu hỏi quan trọng hơn là có quy trình sản xuất ở quy mô lớn cho loại pin này hay không, và thành bại của các công nghệ pin mới nổi rốt cuộc đều được quyết định ở điểm đó
Việc có cần tiếp xúc với không khí hay phải xả khí ra ngoài cũng quan trọng. Dù không phải hydro thì bản thân chuyện đó cũng kéo theo nhiều vấn đề
Cũng phải xem hiệu năng giảm đến mức nào nếu chỉ lặp đi lặp lại việc dùng một phần của dải sạc/xả, điều này làm nhớ tới hiệu ứng nhớ của pin NiCad ngày trước
Chất thải, OSHA, hàng nguy hiểm, các vấn đề môi trường và an toàn cũng liên quan đến toàn bộ vòng đời, từ khai thác nguyên liệu thô tới khâu thải bỏ cuối cùng. Bao gồm cả cháy hoặc ngập nước ở cơ sở có nhiều pin, tai nạn xe cộ, hay trường hợp bị bỏ xó trong nhà kho
Tôi thích cách viết là “khả năng đảm bảo nguồn cung đến đâu” thay vì “giá hiện tại”, vì nó bao quát vấn đề chuỗi cung ứng thực tế rộng hơn rất nhiều
Tôi cũng nhớ tới EEStor, một tuyên bố đột phá pin của thế hệ trước: https://en.m.wikipedia.org/wiki/EEStor
[0] https://www.forbes.com/sites/bertelschmitt/2017/07/25/ultraf...
Giờ đã là 6 năm rồi, nhưng như vậy thì có vẻ cũng không phải là chậm trễ quá lớn
Tôi có cảm giác việc Toyota phớt lờ xe điện rốt cuộc sẽ dẫn tới cái kết kiểu Kodak hay BlackBerry
Không phải cứ cần loại pin đột phá đó mới được, vì pin hiện nay cũng hoạt động tốt. Hôm nay tôi đã lái Tesla được 1200 km. Điều cần thiết là phát triển và bán xe điện
Toyota từng có mẫu hybrid đầu tiên, và nó tốt đến mức tôi đã lái Prius suốt 10 năm. Họ cũng làm cả plug-in hybrid và từng là người dẫn đầu, nên thật đáng tiếc khi giờ đây họ trông gần như ở cuối cuộc đua xe điện
Họ cũng lập công ty con về xe tự lái với khoảng 1000 nhân viên [2]
Họ cũng đã ra mắt các mẫu xe điện như bZ3, bZ4x, Lexus RZ
Hiện tại công nghệ pin là lý do lớn khiến nhiều người chưa thể chuyển sang xe điện. Những người xung quanh tôi luôn lo về thời gian sạc và tuyến đường có supercharger khi đi xa
Nếu có thể sạc 10 phút với quãng đường dài như vậy thì họ có lẽ sẽ dễ dàng chuyển sang xe điện
Xe động cơ đốt trong sau khi bán vẫn tạo ra nhiều nguồn doanh thu như thay dầu định kỳ, thay phanh, sửa động cơ. Xe điện gần như không có những nguồn thu kéo dài đó, nên giá trị dài hạn của Toyota sẽ giảm đi đáng kể
Xe hydro gần giống xe động cơ đốt trong. Có một bộ pin nhiên liệu lớn, nóng và khó chiều ở phía trước, cần bảo dưỡng chuyên sâu liên tục, và còn cần cả các trạm nạp hydro phức tạp. Nếu không có pin thì phanh cũng sẽ mòn đúng như dự kiến. Trừ CO2 ra, nó mang lại mọi thứ mà xe động cơ đốt trong vốn có
Không có gì ngạc nhiên khi Toyota nhìn về tương lai đó quá lâu, và giờ đang cố bắt kịp muộn màng nên đã tụt lại khá xa
Với một công ty khổng lồ như Toyota, có thể họ đang chuẩn bị tung ra hàng chục mẫu xe
Dù sao thì xe điện 745 dặm cũng sắp ra mắt, vậy ai còn muốn mua xe điện chỉ chạy được 300 dặm nữa chứ
Có thể tốc độ xả tối đa của loại pin này quá thấp, nên để tạo ra công suất tức thời cần cho mô-tơ điện, họ buộc phải dùng bộ pin lớn quá mức
Tôi tin vào chất lượng sản xuất của Toyota, nhưng có lẽ tôi sẽ phải thay chiếc xe hiện tại trước khi Toyota tung ra thị trường một mẫu xe thuần điện chuyên dụng đã được kiểm chứng bằng sản xuất hàng loạt. Đợi quá lâu rồi
Và cả năm 2014 nữa: https://www.autonews.com/article/20140127/OEM06/301279980/to...
Với Toyota, có hai chỉ số quan trọng: họ có thể đưa vào hoạt động sản xuất pin ở quy mô bao nhiêu GWh mỗi năm và nhanh đến mức nào, và chi phí $/kWh của loại pin đó là bao nhiêu
Toyota cần quy mô hàng trăm GWh vì họ phải chuyển sản lượng hàng triệu xe động cơ đốt trong/hybrid sang xe thuần điện
Toyota nổi tiếng với những mẫu xe phổ thông, giá phải chăng, còn trong xe điện thì pin là bộ phận đắt đỏ áp đảo. Nghe có lý hơn nếu theo dõi pin sodium-ion giá rẻ thay vì loại pin thể rắn toàn phần hào nhoáng
Toyota vào thị trường muộn, và hiện gần như chỉ có vài xe concept cùng một số mẫu giao BYD sản xuất. Họ đã bắt đầu đầu tư vào năng lực sản xuất, nhưng có lẽ vẫn phải mất thêm vài năm mới thấy kết quả
Các hãng châu Á như BYD, Nio, VinFast đã sản xuất hàng triệu xe điện, còn Tesla đã thành một hạng mục riêng nhờ lợi nhuận và chi phí sản xuất vượt trội. Stellantis, Ford, GM cũng đã lao vào, nhưng cho thấy quá trình chuyển đổi rất khó và đòi hỏi nhiều học hỏi lẫn tái phát minh
Muốn bắt kịp, Toyota cần nhiều hơn một cục pin phép màu
Nếu lắp hệ truyền động plug-in hybrid vào những mẫu truck như Tacoma hay 4Runner thì có lẽ sẽ bán cực chạy
Hiện tại, việc sản xuất xe điện giá rẻ với số lượng lớn là điều không thực tế
Là một người Đức, tôi thấy ngành ô tô Đức quá rụt rè, bảo thủ và chậm chạp đến mức bực bội
Tuy vậy, đoạn bên dưới nói rằng “Toyota tuyên bố sẽ sẵn sàng bán vào năm 2027 hoặc 2028” thì lại khá mất hứng
Khó tin rằng chỉ vì thêm pin và mô-tơ điện vào cùng một chiếc xe mà lại đội thêm 16.000 euro
Các chung cư hoặc nơi làm việc cũng có thể chia nhau dùng bộ sạc bằng các cách như tem truy cập theo ngày trong tuần
Khi đó trong các chuyến đi dài sẽ không cần dừng thường xuyên hơn xe động cơ đốt trong, và cũng bớt lo chuyện tầm hoạt động giảm mạnh vì lạnh, tốc độ hay độ cao
Dù vậy, các nhà sản xuất Đức như Mercedes-Benz cũng đang hợp tác với các hãng sản xuất cell pin thể rắn toàn phần: https://group.mercedes-benz.com/company/news/220127-prologiu...
Để tham khảo, hai lò phản ứng mới của nhà máy điện hạt nhân Vogtle đều có công suất 1100MW mỗi lò
Tôi tự hỏi mọi người kỳ vọng nguồn điện sạc đó sẽ đến từ đâu
Tải đỉnh không nhất thiết đến trực tiếp từ lưới điện. Vấn đề là điện như vậy tương đối đắt, và cách đó gần như là phương án cuối cùng
Thay vào đó, nên đặt một bộ pin lớn tại chỗ để cấp điện nhanh, đồng thời hấp thụ điện mặt trời gần đó hoặc điện ban đêm giá rẻ. Thực tế, nhiều bộ sạc nhanh đã hoạt động theo cách đó
Việc pin lớn hơn không có nghĩa là mọi người sẽ lái xe nhiều hơn hay dùng nhiều kWh hơn. Nó có nghĩa là có thể kéo giãn khoảng cách giữa các lần sạc, và việc dùng trạm sạc nhanh sẽ giảm đi
Với cỡ pin lớn như vậy, đa số mọi người hiếm khi đi được quãng đường đó trong một ngày nên gần như sẽ không bao giờ xả cạn pin. Thực tế nếu có vài ngày như thế thì chỉ cần nghỉ giữa đường là được
Ngay cả với xe điện pin nhỏ hơn, đa số cũng đã chủ yếu dựa vào sạc chậm qua đêm hơn là sạc nhanh. Với cỡ pin này, có thể còn không cần dùng sạc nhanh nữa
Dù vậy, xét theo tổng lượng điện thì không lớn đến thế. Theo số liệu nước tôi, khi quy đổi quãng đường xe chạy hằng năm sang kWh theo hiệu suất trung bình của xe điện, kết quả chỉ là mức tăng tiêu thụ điện 11%
Các nước khác có thể khác và sẽ cần nhiều điện hơn, sạch hơn, nhưng mức tăng 11% không phải là vấn đề không thể vượt qua
Nếu ý là “làm sao đưa lượng điện đó tới tận nơi”, thì tàu điện dùng mức điện như vậy hàng ngày. Hàng trăm xe tram trong thành phố chúng tôi mỗi chiếc dùng hơn 700kW, còn đầu máy điện thường dùng khoảng 5MW. Lưới điện đã biết cách xử lý việc đó
Có thể mỗi năm có một chuyến đi đường dài, nhưng người lái xe trung bình còn không đi nổi 40 dặm một ngày
Sạc thường vào ban đêm, vốn chiếm phần lớn điện năng tiêu thụ của xe điện, lại còn có lợi cho lưới điện vì làm phẳng nhu cầu. Nếu có người sẵn sàng mua điện siêu thấp tải lúc 2 giờ sáng thì chi phí cận biên cho mỗi kWh sẽ giảm
Trừ việc hiệu suất sạc nhanh thấp hơn một chút, tổng điện năng sử dụng vẫn như nhau so với sạc chậm
Ngay cả hiện nay, một số xe buýt điện đã sạc nhanh cấp megawatt tại điểm cuối tuyến trong vài phút khi hành khách xuống và lên xe
Với mật độ tương tự và giá khoảng 50 euro mỗi kWh, chúng có lợi thế hơn pin lithium-ion giá hơn 100 đô la hay LiFePO4 giá 130 đô la
Pin thế hệ tiếp theo của đối thủ đã vào thị trường, và sang năm dự kiến sẽ có pin lithium-ion mới với dung lượng gấp đôi, ngang với loại pin mà Toyota nói tới. Có vẻ CATL khó mà nói dối về chuyện này
Toyota đã chỉ nói từ năm 2017 và vẫn chưa cho thấy gì, còn CATL thì đã công bố công nghệ
Có vẻ năm nay cuối cùng sẽ là năm những lời hứa về công nghệ pin mới trở thành hiện thực ở quy mô sản xuất hàng loạt
Chắc không thể hiểu là Toyota quá ghê gớm đến mức chẳng quan tâm việc các công ty khác cướp mất thị trường