"Chén Thánh" của pin thể rắn: Khởi nghiệp Phần Lan tuyên bố đột phá, nhưng giới chuyên gia vẫn hoài nghi

Một startup ít tên tuổi tại Phần Lan đã gây chấn động ngành công nghiệp vận tải và công nghệ khi tuyên bố giải quyết được một trong những bài toán khó nhất thế kỷ: pin thể rắn (solid-state battery).

Donut Lab, một công ty con tách ra từ hãng sản xuất xe máy điện Verge Motorcycles, khẳng định rằng họ đã hoàn thiện công nghệ pin thể rắn và sẽ đưa sản phẩm vào sản xuất trong năm nay. Nếu đúng như lời tuyên bố, đây sẽ là bước tiến lớn, bởi loại pin này được ví như "Chén Thánh" nhờ khả năng mật độ năng lượng cao, độ bền vượt trội và tốc độ sạc cực nhanh.

Minh họa công nghệ pin thể rắn

Sự hoài nghi của giới chuyên gia

Tuy nhiên, tin tức này không làm hài lòng tất cả mọi người. Các chuyên gia về pin bày tỏ sự hoài nghi sâu sắc, đặc biệt khi Donut Lab dường như xuất hiện từ hư vô mà không có lịch sử nghiên cứu hay các công bố khoa học trước đó.

Eric Wachsman, giám đốc Viện Đổi mới Năng lượng Maryland và một chuyên gia hàng đầu về pin thể rắn, cho biết: "Tôi không thể nói họ đã không làm được, nhưng tất cả những gì tôi có thể nói là họ chưa chứng minh được điều đó."

Sự hoài nghi này là hoàn toàn dễ hiểu khi mà những gã khổng lồ như Toyota, Stellantis hay cả quốc gia Trung Quốc đã đầu tư hàng tỷ USD vào công nghệ này trong nhiều năm qua mà vẫn chưa đưa ra sản phẩm thương mại cuối cùng.

Để đối phó với sự nghi ngờ, Donut Lab đã tung ra một trang web tên là "idonutbelieve.com" để công bố các kết quả thử nghiệm độc lập từ VTT (Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Phần Lan). Họ khẳng định pin của mình có mật độ năng lượng lên tới 400Wh/kg – gấp đôi pin LFP hiện tại – có thể sạc đầy trong 5 phút, chịu được 100.000 chu kỳ sạc và hoạt động tốt trong môi trường từ -30 độ C đến 100 độ C.

Thách thức kỹ thuật: Dendrite và an toàn

Pin thể rắn được coi là giải pháp thay thế tương lai cho pin lithium-ion nhờ thay thế chất điện phân lỏng dễ cháy bằng chất rắn. Điều này giúp giảm thiểu nguy cơ "chạy nhiệt" (thermal runaway) – nguyên nhân gây cháy nổ ở xe điện hiện nay. Ngoài ra, việc loại bỏ hệ thống kiểm soát nhiệt độ phức tạp cũng cho phép nhồi thêm tế bào pin vào cùng một không gian, tăng tầm hoạt động cho xe lên tới 700-800 dặm (khoảng 1.200 km).

Tuy nhiên, rào cản lớn nhất ngăn cản pin thể rắn đến tay người dùng là vấn đề "dendrite" (cây gai kim loại). Đây là những vết nứt kim loại nhỏ phát triển bên trong pin, giống như rễ cây làm nứt vỉa hè, gây chập mạch và hỏng pin. Vấn đề này đã ám ảnh các nhà phát triển pin từ những năm 1970.

Gần đây, một nghiên cứu của MIT đã chỉ ra rằng phản ứng hóa học do dòng điện cao làm suy yếu chất điện phân, từ đó thúc đẩy sự phát triển của dendrite. Điều này cho thấy việc chỉ phát triển chất điện phân mạnh hơn là chưa đủ, mà cần các vật liệu có độ ổn định hóa học cao hơn.

Cuộc đua toàn cầu và vị thế của Trung Quốc

Trong khi Donut Lab cố gắng chứng minh mình, cuộc đua pin thể rắn trên thế giới vẫn đang diễn ra rất khốc liệt.

Tại Trung Quốc, CATL – "gã khổng lồ" kiểm soát gần 40% thị trường pin toàn cầu – đã nộp bằng sáng chế cho pin thể rắn với mật độ năng lượng 500Wh và lên kế hoạch sản xuất quy mô nhỏ vào năm 2027. Các hãng xe như FAW cũng tuyên bố đã sẵn sàng tích hợp loại pin này.

Toyota cam kết đưa pin thể rắn vào sử dụng thực tế trên xe điện vào năm 2027-2028. Honda thì kiên định với chất điện phân dựa trên lưu huỳnh, còn Mercedes đã thử nghiệm thành công xe EQS với phạm vi hoạt động thực tế lên tới 749 dặm nhờ pin từ startup Factorial.

Alevtina Smirnova, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Lưu trữ Điện năng Thể rắn của NSF, nhận định: "Các công ty có lẽ vẫn còn một chặng đường dài phải đi, bởi không có sự so sánh nào với những gì đang diễn ra tại Trung Quốc hiện nay."

Thực tế về tuyên bố của Donut Lab

Trước những chỉ trích, CEO của Donut Lab, Marko Lehtimäki, đã phải lên tiếng đính chính. Ông thừa nhận rằng con số "100.000 chu kỳ sạc" mà công ty quảng bá thực chất chỉ là "mục tiêu thiết kế", không phải là kết quả đã được kiểm chứng thực tế. Các bài kiểm tra thực tế mới chỉ được thực hiện trong thời gian ngắn và dựa trên các mô hình dự đoán.

Dù vậy, Donut Lab vẫn khẳng định họ đang phát triển phiên bản thứ hai sẵn sàng cho sản xuất và sẽ bắt đầu giao hàng cho khách hàng trong năm nay. Liệu đây là bước đột phá thực sự hay chỉ là một chiêu trò marketing, thời gian sẽ là câu trả lời chính xác nhất.