Giá của lithium cacbonat, một vật liệu cốt lõi trong pin xe điện, đã tăng gấp đôi trong năm nay. Niken, một kim loại quan trọng khác trong hầu hết các loại pin EV, đang ở mức cao nhất trong 5 tháng. Chỉ số giá kim loại EV của Mining.com đã tăng gấp 4 lần trong năm ngoái và nhu cầu đối với chúng sẽ tăng gấp 10 lần vào cuối thập kỷ này, theo BloombergNEF, một công ty nghiên cứu năng lượng sạch, gây áp lực lên giá nhiều hơn.
Điều này đưa chúng ta đến với Blade, một loại pin tiên phong ít được biết đến được làm từ sắt và phốt phát dồi dào, tương đối rẻ và có giá thấp hơn trung bình khoảng 28% so với pin lithium-ion vào năm ngoái. Được phát minh bởi công ty BYD của Trung Quốc do Warren Buffett hậu thuẫn, Blade đóng gói dày đặc các kim loại pin dễ bay hơi vào một hộp đựng dài và mảnh trong khi cần ít vật liệu chống cháy xung quanh nó hơn nhiều so với pin lithium-ion tiêu chuẩn. Pin Blade tạo ra phạm vi lái xe mỗi lần sạc tương tự như các loại pin đắt tiền hơn rất nhiều và nó kéo dài hàng trăm nghìn dặm — gấp nhiều lần so với các loại pin đối thủ.
Nhưng còn điều gì nên quan ngại ở đây?
Rõ ràng là rất nhiều nếu bạn là một nhà sản xuất ô tô hoặc pin ở phương Tây. Thiết kế của Blade, được gọi là “tế bào để đóng gói”, cung cấp một giải pháp rẻ tiền cho tình trạng thiếu hụt kim loại pin dự kiến kéo dài nhiều năm khi nhu cầu EV tăng lên. Blade cũng hứa hẹn sẽ giảm giá EV cho thị trường đại chúng. Tuy nhiên, nó hầu như không được đề cập đến ở phương Tây.
Điều đó sẽ thay đổi. Hãy tìm kiếm khái niệm đằng sau Blade để trở thành công nghệ cốt lõi cho xe điện trên toàn thế giới. Như nhiều báo cáo chỉ ra, pin lithium-iron-phosphate, loại có trong Blade, có khả năng xâm nhập và chiếm thị phần lớn hơn nhiều so với dự đoán của nhiều chuyên gia. Một lý do chính là sự tiến bộ được đại diện bởi Blade. Các nhà sản xuất ô tô lớn của phương Tây dường như đều đánh giá thấp sự gia tăng có thể xảy ra của LFP và hầu hết đều bỏ lỡ sự xuất hiện của một tiêu chuẩn công nghệ mới.
Chế nhạo bởi Musk
Năm 2011, Elon Musk nổi tiếng cười nhạo khi cho rằng BYD, công ty phát triển cả pin và xe điện chính thức, có thể cạnh tranh với công ty Tesla của ông. Anh ta chế giễu thiết kế và công nghệ đằng sau các phương tiện của BYD và châm biếm, “Tôi nghĩ rằng trọng tâm của họ là và đúng đắn nên đảm bảo rằng họ không chết ở Trung Quốc,” chứ không phải những gì họ có thể bán ra nước ngoài. Tuy nhiên, một thập kỷ sau, Musk có thể trở thành nhà sản xuất xe điện phương Tây duy nhất đạt được bước đột phá về pin của BYD. Điều này đã thu hút sự chú ý của tôi vào tháng 9 năm ngoái trong sự kiện Ngày pin Tesla của Musk, khi anh ấy nói về việc sử dụng cell-to-pack như một phần của quá trình tưởng tượng lại từ trên xuống dưới đối với pin của công ty anh ấy. Musk không đề cập đến Blade, nhưng những bình luận của anh ấy đã xác thực nó.
Bối cảnh lỏng lẻo của khái niệm cell-to-pack là cuộc chiến của ngành để đạt được mật độ năng lượng lớn hơn. Các nhà nghiên cứu đang không ngừng nỗ lực để lắp nhiều vật liệu pin cung cấp năng lượng hơn vào một không gian nhỏ hơn và do đó đạt được phạm vi hoạt động của phương tiện lớn hơn. Do đó, họ buộc phải lấp đầy khoảng 40% bộ pin trung bình bằng bao bì không liên quan, phần lớn là thiết bị quản lý và cảm biến tế bào và lớp cách nhiệt để ngăn ngừa cháy nổ.
Điều này là do công thức của pin chính — trong các thiết bị điện tử, lithium-coban-oxide và trong EVs, niken-mangan-coban hoặc chị em của nó, niken-coban-nhôm – rất dễ bay hơi và dễ cháy. Mới tuần trước, GM đã thu hồi khoảng 69.000 Bu lông điện của mình sau một loạt vụ cháy xe liên quan đến NMC (mặc dù đó chỉ là một nửa câu chuyện thất bại của GM trong trường hợp này). Nhưng tất cả những thứ bổ sung đó là không gian và trọng lượng gói tự do – vật liệu không cung cấp thêm năng lượng.
Đến với Blade
Trong một sự kiện công bố pin vào tháng 3 năm 2020, Chủ tịch BYD Wang Chuanfu đã than thở về cách mà ngành công nghiệp thúc đẩy mở rộng phạm vi hoạt động của xe đã dẫn đến các công thức pin năng lượng cao với mật độ lớn hơn — và tạo ra một loạt các vụ nổ và cháy pin độc hại. Ông nói: “The Blade đại diện cho một sự” điều chỉnh “.
Nhưng Blade, bao gồm một loạt các ô tương đối hẹp – “các lưỡi kiếm”, có kích thước khoảng 2 feet x 8 feet – đã gặp vấn đề về hình ảnh công khai. Mặc dù an toàn hơn nhiều so với pin NMC và NCA truyền thống, các công nghệ LFP như Blade đã không bắt kịp các nhà sản xuất ô tô lớn không phải Trung Quốc vì mật độ năng lượng thấp hơn. Các công ty này dường như cho rằng xe điện chạy bằng pin LFP sẽ không đi đủ xa để làm hài lòng những người lái xe phương Tây.
Tuy nhiên, BYD đã báo cáo phạm vi cực kỳ cao cho Blade, tương tự như công thức NMC tiêu chuẩn được gọi là NMC622. Ví dụ, vào tháng 6, BYD, từ lâu đã là một trong những nhà sản xuất xe điện lớn nhất Trung Quốc, đã vận chuyển 100 chiếc Tang SUV trị giá 68.000 USD của mình, được trang bị Blade, đến Na Uy. Nó cho biết những chiếc xe này sẽ đi được khoảng 350 dặm trong một lần sạc và sạc nhanh từ 30% đến 80% công suất năng lượng của chúng trong nửa giờ – cả hai con số cực kỳ ấn tượng.
Tại triển lãm Auto Thượng Hải vào tháng 4, BYD đã trình làng một mẫu xe khác có tên Dolphin, một chiếc xe thành phố được trang bị Blade sẽ ra mắt vào năm sau. Nó có giá cơ bản được báo cáo là 15.500 đô la và, theo BYD, sẽ đi được hơn 215 dặm một lần cho một lần sạc và có thời lượng pin sạc lại 93 dặm trong năm phút. BYD cho biết, một con Dolphin thứ hai, tầm xa hơn, sẽ đi được quãng đường 290 dặm trong một lần sạc — một lần nữa, con số cao đáng ngạc nhiên khi chúng đến từ pin được trang bị LFP.
Hơn nữa, BYD cho biết, pin của cả hai mẫu xe Dolphin sẽ kéo dài khoảng 750.000 dặm, gấp khoảng năm lần tuổi thọ của một chiếc xe thông thường thông thường và tương đương với khoảng 50 năm lái xe trung bình.
Lợi ích của sự nghi ngờ
Trong cuộc trò chuyện với cộng đồng pin ở Hoa Kỳ và Châu Âu, tôi nhận thấy sự hoài nghi ở khắp mọi nơi. Không ai chấp nhận các con số theo mệnh giá. Một lần nữa lý do là vật lý của LFP — mật độ năng lượng chính là mật độ của nó. Tôi hỏi liệu BYD có nói dối hoàn toàn không. Mọi người đều trả lời rằng sẽ không, nhưng tất cả đều không tin vào phạm vi BYD tuyên bố. Sam Jaffe, người điều hành Cairn Energy Research Advisors, một công ty nghiên cứu về pin, cho biết: “Bạn có thể báo cáo nhưng không có nghĩa là đúng.
Nhưng Chao-Yang Wang, một trong những chuyên gia hàng đầu về LFP ở Hoa Kỳ và một giáo sư tại Penn State, cho rằng mọi người đều làm sai phép toán. Ông cho biết vấn đề là những người gièm pha đang tập trung vào hiệu suất của LFP ở cấp độ di động khi họ nên xem xét tổng thể những gì đang xảy ra trong pin. Bởi vì BYD thay đổi thiết kế bao bì, nhồi nhiều LFP hơn mà không có vật liệu đóng gói không liên quan, điều đó có tác dụng làm tăng mật độ năng lượng của LFP.
Trong một bài báo được xuất bản vào tháng 1, Wang đã thực hiện một so sánh song song giữa LFP và NMC622. Như một người đại diện, anh đã sử dụng pin NMC622 có trong BMW i3. Ở nhiệt độ phòng, NMC622 có năng lượng cụ thể từ 145 đến 171 watt-giờ mỗi kg — một con số điển hình cho các loại pin EV thương mại tốt nhất hiện nay. LFP có thể so sánh được, ở mức 156 đến 175 wh / kg.
Wang cho biết chi phí của Blade là khoảng 90 đô la mỗi kilowatt giờ, cho phép một chiếc EV chứa nó có giá gần bằng một chiếc xe chạy bằng xăng. Theo BNEF, chi phí trung bình của pin NMC và NCA đang có xu hướng giảm nhưng hiện ở mức 129 USD / kWh.
Trong 16 tháng kể từ khi Blade ra mắt, các nhà sản xuất pin lớn khác của Trung Quốc — Công nghệ Amperex Đương đại và Gotion — đã công bố phiên bản cell-to-pack của riêng họ. Tesla đang sử dụng phiên bản CATL cho các xe Model 3 và Y mà hãng này sản xuất tại Trung Quốc. Và, như đã nói ở trên, vào tháng 9, Musk đã tuyên bố rằng ông dự định kết hợp cell-to-pack vào thiết kế tương lai của tất cả các phương tiện của mình.
Các nhà phân tích theo dõi Trung Quốc nói rằng họ rất ngạc nhiên bởi tất cả những điều này đã diễn ra nhanh như thế nào. James Frith, người đứng đầu bộ phận lưu trữ năng lượng của BNEF, cho biết BYD dường như đã phát triển và thương mại hóa bước đột phá chỉ trong 18 tháng. Thông thường, quá trình phát triển pin như vậy có thể mất nhiều năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ. Frith nói với tôi: “Nó khá là đáng chú ý. “Họ đã thay đổi hoàn toàn quá trình sản xuất tế bào của mình trong hai năm.”
Trong những tháng gần đây, Volkswagen, Ford và Stellantis đã thực hiện một bước theo hướng của BYD. Trong các thông báo riêng biệt, tất cả đều cho biết họ sẽ sử dụng LFP trong một số loại xe của mình — những chiếc thấp cấp hơn, nhỏ hơn. Nhưng cả họ và bất kỳ nhà sản xuất ô tô kế thừa nào khác dường như có ý định kết hợp pin LFP của họ vào một hệ thống cell-to-pack.
Sự sống còn trong lạnh giá
Khi bạn hỏi về sự do dự của ngành liên quan đến LFP và Lưỡi dao, những người hoài nghi lưu ý rằng LFP trở nên chậm chạp trong thời tiết siêu lạnh: Ở nhiệt độ hạ nhiệt độ, các ion lithium gặp khó khăn khi di chuyển qua các cực âm LFP dày thường và xoay sở để đẩy chúng chỉ qua một phần điện cực. Trong thực tế sử dụng, điều này có nghĩa là các phương tiện được trang bị LFP sẽ có phạm vi hoạt động ngắn hơn nhiều trong thời tiết lạnh, điều này khiến người lái xe trầm trọng hơn. Và những người hoài nghi LFP nói rằng mặc dù Blade là một phát minh tuyệt vời, các nhà thiết kế pin nhất định phải tạo ra một hệ thống cell-to-pack tương tự cho NMC và NCA. Điều đó sẽ dẫn đến giảm một nửa chi phí nguyên liệu thô cho các kim loại ở cấp độ đóng gói, do đó cắt giảm LFP, Frith nói với tôi.
Wang, giáo sư Penn State, đã thách thức kỳ vọng này. Anh ấy nói với tôi rằng cell-to-pack sẽ quá nguy hiểm nếu sử dụng với NMC hoặc NCA, những thứ không thể được nhồi với mật độ dày đặc như vậy một cách an toàn. Về vấn đề thời tiết lạnh, Wang đề xuất một giải pháp khác: bổ sung bộ phận làm nóng bằng niken vào pin kiểu Blade, một chiến lược mà bài báo của ông tuyên bố sẽ loại bỏ hoàn toàn vấn đề. Về phần mình, BYD cho biết một chút lớp cách nhiệt được bổ sung sẽ làm giảm sự chậm chạp của lithium.
Nếu doanh số bán xe điện gây căng thẳng cho nguồn cung kim loại pin vào cuối thập kỷ này, giá nhãn dán có thể tăng cao và các nhà sản xuất ô tô sẽ làm mọi cách để ngăn chặn điều đó. Đó là lý do tại sao họ có khả năng chuyển sang LFP và ô để đóng gói. BYD được cho là đã nói về việc cung cấp pin cho Apple, Toyota và Hyundai, mặc dù ngoại trừ Hyundai, không rõ liệu các cuộc thảo luận có đặc biệt về Blade hay không.
Các nhà đầu tư có thể đã không nhận ra phạm vi thành tựu pin của BYD. Giá cổ phiếu của các công ty sản xuất xe điện và pin của Trung Quốc đã tăng vọt như một nhóm so với năm ngoái: CATL tăng gấp 5 lần kể từ đầu năm ngoái, Great Wall gấp 4 lần, Gotion 3 lần và Nio tăng gấp 13 lần. Trong bối cảnh đó, không có gì ngạc nhiên khi BYD tăng gần sáu lần trong cùng thời kỳ. Nhưng với việc BYD đi đầu trong lĩnh vực di động để đóng gói và CATL và Gotion theo sau, cả ba công ty này có thể có nhiều lợi thế hơn trước khi các công ty khác bắt kịp.
Câu chuyện về Blade cuối cùng đã thách thức những giả định của Hoa Kỳ rằng nó có thể vượt qua vị trí dẫn đầu khổng lồ của Trung Quốc về phát triển pin bằng cách phát minh ra công nghệ đi trước nó. Trong khi các phòng thí nghiệm của Hoa Kỳ đang nghiên cứu các ý tưởng về pin thế hệ tiếp theo, thì các công ty Trung Quốc – ít nhất là cho đến nay – vẫn duy trì lợi thế nhờ những tiến bộ của riêng họ.
Nguồn: The Electric