CUỘC CÁCH MẠNG XE ĐIỆN: LIỆU ẮC-QUY XE ĐIỆN ĐÃ SẴN SÀNG CHƯA?
Liệu công nghệ ắc-quy đã sẵn sàng cho cuộc cách mạng xe điện chưa? Và liệu chuỗi cung ứng cũng đã sẵn sàng chưa?
Yếu tố quan trọng nhất thôi thúc chúng ta chuyển sang xe điện chắc chắn là ắc-quy. Hiệu suất, sản xuất và nguồn cung đều là những yếu tố mang tính quyết định. Nhưng liệu công nghệ ắc-quy đã sẵn sàng cho cuộc cách mạng xe điện chưa? Và liệu chuỗi cung ứng cũng đã sẵn sàng chưa?
THỜI KHẮC ĐỘT PHÁ CỦA ẮC-QUY XE ĐIỆN
Giới xe hơi đang trở nên sôi động hơn với điện – vì lý do chính đáng. Doanh số bán xe điện tăng vọt và nhu cầu xe điện đạt mức cao nhất mọi thời đại. Xe điện sắp trở thành phương tiện chính thống. Chẳng bao lâu nữa, xu hướng xe điện sẽ đạt điểm bùng phát, lúc đó chi phí sở hữu một chiếc xe điện sẽ ngang với một chiếc xe động cơ đốt trong (ICE).
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), xe điện vẫn chiếm tỷ phần nhỏ trên thị trường – chỉ dưới 9% doanh số xe hơi toàn cầu vào năm 2021. Nhưng đó là con số sau khi tăng từ mức 2,5%, chỉ mới hai năm trước. Hơn nữa, trong năm 2020, khi thị trường xe hơi nhìn chung đều suy giảm, thì doanh số xe hơi điện lại có xu hướng ngược lại, tăng từ 2,2 lên 3 triệu xe mỗi năm. Con số đó đã tăng hơn gấp đôi, lên đến 6,6 triệu vào năm 2021!
NHẬN BIẾT NHỮNG DẤU HIỆU RÕ RÀNG
Ở châu Âu, lần đầu tiên số lượng xe điện được mua vượt qua xe diesel là vào tháng 12 năm 2021. Và vào tháng 3 năm 2022, Tesla đã chính thức khai trương “Gigafactory” trị giá 7 tỷ USD tại Berlin với kế hoạch sản xuất 500.000 xe điện mỗi năm.
Các nhà sản xuất xe hơi cuối cùng cũng thấy những dấu hiệu đáng lo ngại: Ví dụ: ông lớn trong làng xe hơi General Motors của Mỹ dự định ngừng bán các loại xe phát ra khí thải vào đầu năm 2035. Tương tự như vậy, Audi sẽ ngừng thiết kế động cơ xăng hoặc diesel mới vào năm 2026 và muốn chỉ sử dụng động cơ điện vào năm 2032.
Nếu bạn vẫn chưa thấy thuyết phục thì hãy đọc thêm cả thông tin này: Ford sắp bắt đầu sản xuất hàng loạt F-150 Lightning – phiên bản điện của mẫu xe bán tải bán chạy nhất nước Mỹ. Tin tức này thực sự còn vượt cả mong đợi. Sự kiện ra mắt này sánh ngang với Model T, chiếc xe lịch sử khiến xe hơi có giá cả phải chăng và biến nó trở thành một phương tiện di chuyển đại chúng. Ford đã phải ngừng nhận đơn đặt hàng trước cho Lightning vì họ nhận được quá nhiều đơn hàng. Hiện nay, họ dự định tăng gần gấp đôi công suất sản xuất lên 150.000 chiếc vào năm 2022, tăng lên hơn 200.000 chiếc vào năm 2023.
TẠI SAO LẠI LÀ THỜI ĐIỂM NÀY?
Những năm qua, các công ty sản xuất xe hơi lớn đều “nói nhiều, làm ít”, vậy tại sao bây giờ ngành xe hơi lại tăng tốc? Chắc chắn là do nhu cầu. Người tiêu dùng đang càng quan tâm nhiều hơn đến xe điện, một phần là do môi trường. Các hiện tượng thời tiết cực đoan khiến tác động của biến đổi khí hậu trở nên rõ ràng hơn. Ngoài ra, không thể phủ nhận rằng công nghệ ắc-quy đang phát triển vượt bậc và khiến xe điện trở nên cạnh tranh hơn nhiều. Nhiều nhà phân tích tin rằng năm 2022 sẽ là thời điểm đạt điểm bùng phát, khi chi phí sở hữu một chiếc xe điện sẽ ngang bằng với xe động cơ đốt trong.
Trên hết, có người cho rằng xe điện dễ bảo dưỡng hơn và chi phí vận hành rẻ hơn, chưa kể là mang lại cảm giác lái rất thú vị. Các quản lý đội xe và tài xế của chúng tôi có thể chứng minh điều đó.
Công nghệ ắc-quy xe điện – hiệu suất, hiệu quả và (quan trọng nhất là) mức độ sẵn có – là yếu tố quan trọng nhất thôi thúc chúng ta chuyển sang xe điện trong thời điểm hiện tại và tương lai. Và chúng tôi biết rằng logistics đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ quá trình này.
Nhưng hiện tại, ngành này có đang gặp phải trở ngại gì không? Ắc-quy xe điện hiện nay trông như thế nào – và chúng sẽ như thế nào trong tương lai?
ĐẬP TAN LỜI ĐỒN SAI LẦM VỀ TUỔI THỌ ẮC-QUY
Đối với nhiều người, xe điện rất có ích: Không phát thải carbon trên đường, gần như không có tiếng ồn khi đi trên đường và ít bộ phận chuyển động cần bảo dưỡng. Điều này có thể giúp người lái xe tiết kiệm hàng nghìn đô tiền bảo trì trong suốt vòng đời của xe. Và cũng đừng quên nhiên liệu: Giá điện trên mỗi dặm thường rẻ hơn so với xăng.
Điều đó cho thấy, tuổi thọ ắc-quy là một trong những yếu tố cản trở doanh số xe điện thậm chí còn tăng cao hơn. Nhiều người mua tiềm năng cảm thấy do dự khi mua xe vì họ cho rằng dung lượng ắc-quy xe điện hiện nay vẫn còn thấp.
Hãy đập tan lời đồn sai lầm này ngay lập tức: Nhiều nhà sản xuất hiện đã bảo hành ắc-quy lên đến tám năm hoặc 100.000 dặm (160.000 km). Họ sẽ không cam kết như thế nếu cho rằng ắc-quy của mình không sử dụng được lâu như vậy. Trái với suy nghĩ của nhiều người, ắc-quy xe điện đã qua sử dụng vài năm vẫn có quãng đường di chuyển gần như tương đương với ắc-quy mới.
TUỔI THỌ ẮC-QUY CỦA XE ĐIỆN: LỜI ĐỒN VÀ SỰ THẬT
CÔNG NGHỆ ẮC-QUY CỦA XE ĐIỆN
Công nghệ vẫn là trở ngại số một khiến xe điện không được sử dụng rộng rãi, mặc dù tuổi thọ ắc-quy ngày càng tăng. Có rất nhiều thách thức như quãng đường di chuyển, chi phí, trọng lượng, thời gian sạc và cơ sở hạ tầng sạc. Tin tốt là mọi việc đang thay đổi nhanh chóng.
Vậy thực trạng của công nghệ ắc-quy xe điện hiện nay như thế nào? Và tình hình sẽ thế nào sau 5 hoặc 10 năm nữa? Hãy cùng tìm hiểu nhé.
THÔNG TIN CƠ BẢN VỀ ẮC-QUY LITHIUM-ION
Có thể bạn sẽ nhận ra thuật ngữ lithium-ion, vì những chiếc điện thoại thông minh hiện đại nhất đều sử dụng loại pin này. Lithium-ion cũng là loại ắc-quy phổ biến nhất cho xe điện. Lý do là vì chúng có tỷ lệ công suất trên trọng lượng cao, vừa giúp giảm trọng lượng của xe mà vẫn giúp xe di chuyển xa hơn. Ắc-quy lithium-ion cũng duy trì được thời gian lâu hơn sau khi sạc đầy so với các loại ắc-quy khác.
Tất cả các loại ắc-quy lithium-ion đều hoạt động giống nhau: điện được xả và sạc lại khi chất điện phân dẫn các ion lithium mang điện tích dương giữa cực dương và cực âm. Điểm khác nhau nằm ở vật liệu và hóa chất. Ba công thức cực âm chính hiện nay là niken, mangan và coban (NMC), niken, coban và nhôm (NCA) và lithium-photphat (LFP).
Tại sao loại hóa chất lại quan trọng? Về cơ bản, vật liệu được sử dụng làm cực âm có thể tạo hoặc phá vỡ mật độ tế bào của ắc-quy, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất của ắc-quy. Ví dụ: ắc-quy xe điện được làm bằng niken và coban sẽ có mật độ năng lượng cao hơn, mang lại nhiều năng lượng hơn và quãng đường di chuyển dài hơn. Nhưng chúng lại có tuổi thọ ngắn hơn: công suất duy trì sau khi sạc đầy giảm nhanh hơn. Ắc-quy NMC/NCA cũng kém ổn định hơn nên dễ gây ra các vấn đề về an toàn. Ví dụ như chúng phải được gắn mác là vật liệu nguy hiểm khi vận chuyển. Ắc-quy LFP có mật độ năng lượng thấp hơn, cung cấp ít năng lượng và quãng đường di chuyển ngắn hơn. Tuy nhiên, chúng có tuổi thọ dài hơn, an toàn hơn và rẻ hơn ắc-quy NMC và NCA.
Vài năm trở lại đây, mật độ năng lượng của ắc-quy LFP đã được cải thiện đáng kể. Điều này khiến các nhà sản xuất xe hơi cân nhắc chuyển sang sử dụng LFP cho các mẫu xe di chuyển quãng đường ngắn của mình để giảm giá thành và tăng sức hấp dẫn với người mua. Tesla đã sử dụng LFP trong xe điện dòng tiêu chuẩn (SR) được sản xuất tại Trung Quốc, nhưng công ty đang chuyển sang sử dụng LFP cho tất cả các mẫu xe SR. Các nhà sản xuất xe điện khác cũng đã công bố kế hoạch tương tự, và chắc chắn các công ty khác cũng sẽ làm theo giải pháp này. Điều này sẽ tạo tác động đến chuỗi cung ứng quốc tế.
CÔNG NGHỆ ẮC-QUY MỚI CHO XE ĐIỆN
Có thể nói rằng, hiện giờ là thời điểm thú vị để nghiên cứu và phát triển ắc-quy. Một trong những khó khăn mà ngành ắc-quy gặp phải là thiếu nguyên liệu rẻ hơn, bền vững hơn và dễ tìm hơn. Chẳng hạn như coban là một tài nguyên đắt đỏ và có giới hạn. Do đó, các nhà khoa học trên toàn thế giới đang thử nghiệm các cực âm có hàm lượng coban thấp hoặc không có coban.
Ví dụ: trong tế bào LFP, lớp phủ trên vật liệu cực âm được làm từ sắt photphat, chất này có tác dụng tương tự như mangan/coban, có điều vẫn chưa tốt bằng. Chất này không lưu trữ nhiều năng lượng và không cung cấp nhiều năng lượng bằng mangan/coban.
Nhưng đâu phải ai cũng muốn có một chiếc xe hơi tăng vọt từ 0 đến 60 km chỉ trong hai giây. Nghĩa là không phải ai cũng cần ắc-quy xe điện với thành phần hóa chất cao cấp. Hầu hết mọi người sẽ chọn giải pháp có giá cả phải chăng nhất phù hợp với mong muốn của họ. Hiện nay, lithium sắt photphat có thể cung cấp quãng đường di chuyển thực tế khoảng 150 dặm. Mẫu 3 SR của Tesla sử dụng ắc-quy LFP đã đạt quãng đường 243 dặm (391 km) trong thử nghiệm thực tế, con số này là quá tốt đối với nhiều người.
Còn rất nhiều nhà khoa học và công ty khởi nghiệp đang theo đuổi bước đột phá tiếp theo về hóa chất dùng cho ắc-quy mà bài viết này chưa nhắc tới, trong đó phải kể đến natri-ion. Natri-ion được coi là giải pháp thế hệ mới rất có tiềm năng. Công thức này không mang lại mật độ năng lượng cao nhưng rất có tiềm năng cho nhiều ứng dụng, chẳng hạn như xe đạp điện, xe tay ga và xe hơi thành thị – tất cả đều rất phù hợp cho dịch vụ logistics chặng cuối.
ẮC-QUY THỂ RẮN
Ắc-quy thể rắn là một công nghệ nhận được rất nhiều sự chú ý. Nhiều người cho rằng đây sẽ là công nghệ tuyệt vời tiếp theo cho ắc-quy xe điện, một số chuyên gia tin rằng chúng sẽ sớm trở thành xu thế.
Tại sao công nghệ này lại được quan tâm đến vậy? Đầu tiên và quan trọng nhất, ắc-quy thể rắn cung cấp mật độ năng lượng ít nhất là gấp đôi so với ắc-quy lithium-ion ngày nay. Chúng hứa hẹn sạc nhanh và mạnh mẽ hơn cả động cơ đốt trong trên cả đường phố thành thị và đường cao tốc. Chúng cũng không sử dụng chất điện phân lỏng dễ cháy, nhờ đó mà đảm bảo an toàn và hiệu quả hơn. Đó là những điểm “ăn tiền” của xe điện.
Rào cản lớn nhất bây giờ là chi phí sản xuất và khả năng mở rộng quy mô. Nếu ngành này có thể vượt qua những thách thức ấy, việc sử dụng ắc-quy thể rắn cho xe điện có thể làm tăng nhu cầu xe điện, vì lúc này xe điện sẽ trở thành một lựa chọn khả thi cho cả những người mua muốn tìm một chiếc xe điện mạnh mẽ và có tốc độ cao.
CÒN VẤN ĐỀ SẠC THÌ SAO?
Thời gian sạc là một vấn đề lớn, nhất là với người dùng xe điện để làm việc. Chẳng hạn, trong nhiều hoạt động giao hàng chặng cuối, chúng tôi sử dụng xe tải điện giao hàng với quãng đường di chuyển khoảng 90 dặm (140 km) cho một lần sạc. Thế là quá đủ cho giao hàng. Với vận tải hạng nặng thì khác, nhưng chúng tôi đang thử nghiệm những khả năng mới nhất và chúng tôi tin rằng chẳng bao lâu nữa, sẽ có một đội xe tải rơ-moóc không dùng nhiên liệu hóa thạch chạy đường dài trên khắp mạng lưới của chúng tôi.
Ngành ắc-quy đã đạt được nhiều tiến bộ về quãng đường di chuyển, chi phí ắc-quy và trọng lượng, nhưng những đổi mới về vấn đề giảm thời gian sạc vẫn đang dậm chân tại chỗ. Nhưng có vẻ là chỉ đến bây giờ thôi. Sạc đầy ắc-quy xe điện trong vài phút có thể sẽ sớm trở thành hiện thực.
StoreDot đang phát triển một công nghệ mới có thể cách mạng hóa vấn đề sạc pin. Họ sử dụng công nghệ ắc-quy lithium-ion hiện tại và nâng cấp các thành phần than chì bằng silicone. Kết quả là ắc-quy có thể sạc cực nhanh: Xe có thể đi được 300 dặm chỉ sau năm phút sạc!
Về quãng đường di chuyển, nhiều nhà sản xuất ắc-quy cho biết họ có thể chế tạo những loại ắc-quy chạy được tới 900 dặm (1.500 km). Ắc-quy thể rắn và hữu cơ có thể đi được quãng đường lên tới 1.700 dặm (2.700 km). Con số này lớn hơn nhiều so với bất kỳ chiếc xe động cơ đốt trong nào có thể đạt được.
LOGISTICS CHO ẮC-QUY XE ĐIỆN
Chỉ mới vài năm trước thôi, thị trường ắc-quy xe điện hoàn toàn khác bây giờ. Ngành này đang phát triển với tốc độ… ánh sáng. Công nghệ này đang phát triển theo cấp số nhân. Vậy làm thế nào ngành logistics có thể theo kịp?
Có một cách, đó là tham gia quá trình này ngay từ đầu. Rất nhiều nhà máy gigafactory sẽ đi vào hoạt động trong những năm tới, nhu cầu về logistics cho ắc-quy có thể sẽ vượt nguồn cung. Các công ty logistics phải sẵn sàng tâm thế. Ngoài ra, hiện nay có rất nhiều công nghệ ắc-quy khác nhau, chúng ta phải hiểu rằng không có giải pháp nào phù hợp với tất cả. Thậm chí ngày nay, hoạt động xử lý, vận chuyển và bảo quản ắc-quy vẫn khác nhau tùy theo kích thước, trọng lượng và công suất của ắc-quy.
ĐỪNG PHÍ SỨC LÀM LẠI NHỮNG GÌ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC
Chuyên môn chính là chìa khóa để thay đổi cuộc chơi. Ngành ắc-quy không muốn phải thay đổi chuỗi cung ứng mỗi khi có công nghệ mới được phát triển. Các công ty logistics đang nghiên cứu về bao bì thích ứng để chúng ta không phải phí sức tạo ra công nghệ khác. Điều quan trọng chúng ta cần làm là nắm được những quy định cần tuân thủ trên toàn cầu vì chuỗi cung ứng ắc-quy vẫn là một hoạt động mang tính quốc tế. Lĩnh vực đóng gói ắc-quy đã đi được một chặng đường xa với các sản phẩm giảm nhiệt và quy trình xử lý hiệu quả để giúp chuỗi cung ứng an toàn hơn.
Internet vạn vật (IoT) cũng là một công cụ quan trọng trong logistics cho ắc-quy xe điện. Các cảm biến hiện đại và nền tảng tập trung giúp các nhà quản lý chuỗi cung ứng theo dõi từng loại ắc-quy trên toàn bộ chuỗi cung ứng. Nghĩa là họ có thể tìm được vị trí và trạng thái (nhiệt độ, thành phần khí, v.v.) của từng ắc-quy bất cứ lúc nào. Công nghệ này còn có thể được sử dụng để giám sát ắc-quy trong suốt vòng đời – hoặc thậm chí theo dõi từng bộ phận, tạo ra một quy trình kiểm tra hoàn chỉnh từ khâu sản xuất cho đến lần sử dụng cuối cùng của các bộ phận đó. Điều này vô cùng hữu ích cho hoạt động tái chế ắc-quy và xử lý sản phẩm hết hạn.
CHÚNG TA ĐÃ SẴN SÀNG HAY CHƯA?
Không còn nghi ngờ gì nữa. Cuộc cách mạng xe điện đã bắt đầu. Câu hỏi duy nhất là tiếp theo đây, công nghệ ắc-quy xe điện sẽ đổi mới thế nào và có tác động ra sao đến thị trường.
Sẽ rất khó để bắt kịp tốc độ thay đổi chóng mặt này. Nhưng chúng ta vẫn phải cố gắng theo kịp. Bởi vì logistics cho ắc-quy sẽ là thứ nhiên liệu giúp xe điện chạy trên đường và duy trì hoạt động mãi về sau.
Câu chuyện này ban đầu được đăng tải trên DHL Delivered và đã được cho phép đăng lại.
Cũng đáng đọc