Ở thời điểm hiện tại, hệ thống pin vẫn là cấu phần chiếm chi phí lớn nhất của một chiếc xe điện. Theo phân tích của Bloomberg, chi phí trung bình cho hệ thống pin cho một chiếc xe điện điển hình là khoảng 6.300 USD, với chi phí trung bình trên mỗi đơn vị năng lượng là khoảng 137 USD/kWh (2021) - vẫn cao hơn ngưỡng 100 USD/kWh cần đạt để cạnh tranh với xe xăng tương đương.
Bên cạnh việc tăng cường sản xuất pin xe điện, các hãng xe cũng đang mạnh tay đầu tư vào các startup nghiên cứu với hy vọng sớm có được những sản phẩm pin với hiệu suất cao hơn và thời gian sạc thấp hơn so với hiện tại.
Công nghệ sạc siêu nhanh - StoreDot sẽ là lời giải?
Trong năm 2021, Ford và BMW đầu tư 130 triệu USD và startup Solid Power nhằm nghiên cứu sản phẩm pin thể rắn có mật độ năng lượng cao hơn pin Li-ion hiện tại. Năm 2020, Volkswagen cũng đã đổ thêm 200 triệu USD vào startup pin thể rắn QuantumScape và nâng tổng mức đầu tư vào đây lên 300 triệu USD.
Gần đây, VinFast đã dẫn đầu vòng gọi vốn Series D của StoreDot - một startup công nghệ chuyên về công nghệ sạc siêu nhanh (XFC) cho xe điện có trụ sở tại Israel. Trong vòng gọi vốn này, StoreDot đã huy động được 80 triệu USD từ các nhà đầu tư như VinFast, bp ventures và Golden Energy Global Investment.
Số tiền huy động được sẽ được StoreDot sử dụng để phục vụ cho việc hoàn thành nghiên cứu và phát triển pin XFC chủ yếu dùng silicon, tiếp tục phát triển pin thể rắn mật độ năng lượng cực cao (XED), mở rộng trung tâm R&D tại California và khả năng sản xuất tại một số địa điểm chủ chốt trên khắp thế giới, tiến đến sản xuất hàng loạt vào năm 2024.
Được thành lập năm 2012, StoreDot dần được một số tập đoàn lớn như BP, Daimler và Samsung đổ tiền đầu tư. Tháng 11/2018, StoreDot ký thỏa thuận hợp tác với công ty EVE Energy của Trung Quốc để sản xuất hàng loạt sản phẩm pin cho xe điện. Đến tháng 2/2019, startup này đã huy động được 158 triệu USD, theo dữ liệu của Pitchbook.
Về mặt kỹ thuật, theo thông tin từ trang web chính thức, hiện StoreDot đang ở trong giai đoạn nghiên cứu phát triển các cấu phần pin, xác nhận công nghệ và xây dựng quan hệ hợp tác sản xuất. Dự kiến theo lịch trình này, đến năm 2024 startup này sẽ sẵn sàng sản xuất pin XFC theo dòng 4680 dành cho xe điện và năm 2028 sẽ chuyển đổi công nghệ sang pin thể rắn XED.
Các nguyên mẫu kỹ thuật pin được StoreDot phân phối cho các hãng xe. Ảnh: StoreDot.
StoreDot cũng đã trình bày nguyên mẫu pin và tính năng sạc của mình cho các nhà đầu tư. Vào năm 2020, StoreDot đã hợp tác với BP để trình diễn khả năng sạc đầy pin cho một xe máy điện trong vòng 5 phút. Năm 2021 đã đánh dấu nhiều dấu mốc kỹ thuật quan trọng của StoreDot, khi startup này công bố pin XFC được EVE Energy sản xuất ở dạng nguyên mẫu kỹ thuật vào tháng 1 và công bố pin 4680 mẫu cho xe điện có khả năng sạc đầy trong 10 phút vào tháng 9.
Tháng 12/2021, StoreDot cũng đã thông báo thử nghiệm thành công pin dùng chủ yếu silicon sạc trong 10 phút và có khả năng giữ 80% dung lượng qua 850 chu kỳ sạc XFC liên tiếp, với mật độ năng lượng 300 Wh/kg và 680 Wh/l.
Việc VinFast tăng cường đầu tư vào công nghệ XFC đang được StoreDot nghiên cứu cũng là điều dễ hiểu khi mà lo ngại về thời gian sạc hiện vẫn đang là rào cản lớn đối với nhiều người có ý định chuyển sang sử dụng xe điện.
Vấn đề cân bằng thời gian sạc và khoảng cách cũng là yếu tố được chú ý; theo cách nói của John Timmer từ trang web phân tích Ars Technica thì người dùng nhiều khả năng sẽ muốn đi được 300 km với 5 phút sạc hơn là đi được 600 km với 1 tiếng sạc.
Bên cạnh đó, theo tổng hợp của Bộ Năng lượng Mỹ, các nhà sản xuất xe sẽ còn phải tính đến yếu tố thay đổi trạm sạc, thiết bị điện tử trong xe và ảnh hưởng đến lưới điện khi đầu tư vào công nghệ XFC.
Nhà máy pin và những dấu hỏi môi trường
Vào tháng 3/2021, VinFast đã ký biên bản ghi nhớ với công ty ProLogium nhằm liên doanh sản xuất pin thể rắn cho xe điện tại Việt Nam .Tháng 8/2021, VinFast cũng đã ký biên bản ghi nhớ với Gotion High-Tech nhằm hợp tác nghiên cứu phát triển và mua pin lithium-sắt-phosphate (LFP) của Gotion, cũng như thảo luận khả năng xây nhà máy pin LFP đầu tiên tại Việt Nam.
Hai công nghệ này được đại diện Vingroup cho biết sẽ ứng dụng hai công nghệ pin này vào thị trường xe điện.
Một bước tiến mới trong quá trình tự chủ pin xe điện được Vingroup tiến hành gần đây là việc khởi công xây dựng nhà máy sản xuất pin VinES với quy mô 8ha, tổng mức đầu tư hơn 4.000 tỷ đồng tại Vũng Áng, Hà Tĩnh.
Việc VinFast dừng sản xuất xe xăng, “tất tay” gia nhập cuộc chạy đua phát triển xe điện với các hãng xe lớn khác trên thế giới là một bước chuyển lớn cho cả công ty và thị trường xe tương lai tại Việt Nam. Tuy nhiên, bên cạnh những hy vọng về một tương lai sử dụng xe sạch hơn, thân thiện với môi trường hơn, cũng có những lo ngại nhất định về tác động tới môi trường của quá trình sản xuất xe điện, đặc biệt là quá trình sản xuất pin.
Quan ngại về tác động môi trường của quá trình sản xuất pin xe điện có thể được chia làm các nhóm chính: ô nhiễm môi trường xung quanh khu vực nhà máy, phát thải carbon từ sản xuất pin, và ô nhiễm đến từ hoạt động khai thác nguyên vật liệu dùng cho pin.
Lo ngại thứ nhất - ô nhiễm môi trường xung quanh khu vực nhà máy pin - có lẽ là một câu hỏi cần sớm được trả lời rõ ràng.
Vụ việc liên quan đến vấn đề môi trường của nhà máy pin thu hút sự chú ý nhất là việc khoảng 250 người dân tại Grünheide, bang Brandenberg (Đức) biểu tình phản đối nhà máy pin và lắp ráp xe của Tesla đang xây dựng tại đây. Cuộc biểu tình này được tổ chức với lý do lo ngại về lượng nước lớn mà nhà máy sẽ tiêu thụ và nước thải xả ra môi trường. Những người biểu tình còn phản đối việc nhà máy của Tesla chặt nhiều cây xanh xung quanh công trường xây dựng và ảnh hưởng đến hệ sinh thái trong khu vực.
Phát thải khí nhà kính của xe điện đi 480 km/lần sạc (trái) và xe xăng (phải), theo mô hình GREET 2, bao gồm khí thải từ sản xuất (xanh) và hoạt động (cam). Nguồn: US EPA.
Tiếp theo, phát thải carbon và khí nhà kính từ quá trình sản xuất pin cũng là một điểm mà nhiều người hoài nghi với độ thân thiện với môi trường của xe điện chỉ ra. Nhưng theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA) chỉ ra qua mô hình GREET 2 của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, dù quá trình sản xuất xe điện và công đoạn xử lý/tái chế sản phẩm qua sử dụng sản sinh nhiều khí thải nhà kính hơn so với xe chạy xăng do lượng năng lượng tiêu thụ lớn hơn, xe chạy xăng lại thải ra nhiều carbon và khí nhà kính hơn trong suốt quá trình sử dụng, do đó tổng phát thải của một xe xăng vẫn nhiều hơn so với một chiếc xe điện.
Cuối cùng, hoạt động khai thác nguyên vật liệu cho pin xe điện hiện thực chất lại gây lo ngại lớn nhất nếu chỉ tính đến công đoạn sản xuất. Pin xe điện sử dụng nhiều loại nguyên liệu như niken, mangan, lithium, cobalt và than chì. Theo một báo cáo năm 2021 của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA), nhu cầu đối với nguyên liệu thô cho xe điện, đặc biệt là hệ thống pin đều sẽ tăng mạnh theo bất kỳ kịch bản ứng phó biến đổi khí hậu nào được lập ra. Tới năm 2040, nhu cầu đối với lithium có thể cao gấp 13-42 lần, 6-21 lần đối với cobalt và 7-19 lần đối với niken so với năm 2020, tùy kịch bản. Tổng cầu nguyên liệu khoáng vật thô có thể tăng lên mức 11,8 triệu tấn vào năm 2040 so với mức 400.000 tấn năm 2020.
Thợ mỏ tại một mỏ cobalt ở CHDC Congo. Ảnh: Sebastian Meyer/Corbis News.
Rủi ro môi trường từ hoạt động khai thác nguyên liệu đến từ việc một số loại nguyên liệu tập trung tại số ít các quốc gia có thể không thực hiện bảo vệ môi trường đầy đủ khi khai thác. Ví dụ, khoảng 70% nguồn cung cobalt của thế giới được sản xuất tại CHDC Congo, nơi có nhiều mỏ quy mô nhỏ không đảm bảo khả năng bảo vệ môi trường xung quanh cũng như an toàn cho thợ mỏ. Hoạt động khai thác lithium tại Chile, Trung Quốc và nhiều nơi khác cũng thường gây ô nhiễm không khí do bụi, ô nhiễm nước xung quanh và tiêu thụ lượng lớn nước từ các nguồn nước ngầm, gây nguy hại cho dân cư gần đó.
Đón đọc: VINFAST DỪNG SẢN XUẤT XE XĂNG - BÀI 5: Dòng vốn Vingroup đổ vào VinFast lớn cỡ nào?
