Pin thể rắn vẫn chưa sẵn sàng, nhưng công nghệ gel bán thể rắn đang là giải pháp thay thế hoàn hảo

Khi bước vào quý thứ hai của thế kỷ 21, pin lithium-ion có mặt ở khắp mọi nơi, và điều đó đang trở thành một vấn đề lớn. Từ những vụ xe đạp điện (e-bike) bốc cháy trong cầu thang đến các sạc dự phòng phát nổ giữa chuyến bay, tính chất dễ biến đổi của điện phân lỏng truyền thống đã trở thành mối nguy hiểm an toàn công cộng không thể phủ nhận.

Pin bán thể rắn đang thay đổi cuộc chơi công nghệ

Vào năm 2025, Ủy ban An toàn Sản phẩm Tiêu dùng Mỹ (CPSC) đã phải phát động thu hồi gần 1,9 triệu sạc dự phòng từ các thương hiệu lớn như Anker, Baseus và INIU. Đồng thời, hàng chục nghìn xe đạp điện cũng bị thu hồi vì lo ngại về cháy nổ. Chúng ta luôn được nghe về giải pháp trong suốt thập kỷ qua: pin thể rắn (solid-state battery). Nó được hứa hẹn sẽ mang lại tế bào pin không cháy, giá rẻ, nhẹ, sạc nhanh và dung lượng khổng lồ. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn mãi là "tương lai" mà chưa thể hiện thực.

Giấc mơ về pin thể rắn và sự thật

Mọi người đã từng rất hy vọng khi Donut Lab tuyên bố sở hữu pin thể rắn "kỳ diệu" sẵn sàng sản xuất. Nhưng điều quá tốt để có thể đúng thường không là sự thật, và tuyên bố này đã bị bác bỏ hoàn toàn. Tuy nhiên, trong khi thế giới còn đang mải mê bàn tán về sự thất bại đó, một lớp pin thế hệ mới đã âm thầm xuất hiện trong các sạc dự phòng, xe đạp điện và nhiều thiết bị khác.

Đó không phải là pin lỏng, cũng chưa phải là pin rắn hoàn toàn; đó là thứ nằm ở giữa: pin bán thể rắn (semi-solid-state battery).

Pin bán thể rắn: Cầu nối an toàn tới tương lai

Pin bán thể rắn được xem là cầu nối cho tương lai với thành phần dạng gel, mang lại một số lợi ích của pin thể rắn nhưng rủi ro thoát nhiệt (thermal runaway) thấp hơn nhiều so với pin lithium-ion truyền thống.

Vào tháng 4 năm 2025, chiếc sạc dự phòng bán thể rắn "đầu tiên trên thế giới" từ Kuxiu đã được đánh giá. Hiện nay, nhiều thương hiệu khác cũng đã bán các sản phẩm tương tự. Chúng có giá cao hơn một chút nhưng đóng gói nhiều năng lượng hơn trong cùng một không gian và hoạt động tốt hơn trong thời tiết lạnh. Quan trọng nhất, chúng ít bị quá nhiệt và bắt lửa hơn trong suốt vòng đời, có thể kéo dài gấp 2-3 lần so với pin lithium-ion thông thường.

Các video kiểm tra thường cho thấy những kẻ đập búa, khoan, cắt pin bằng kìm. Kết quả là điện phân lỏng dễ cháy sẽ bốc cháy, nhưng gel bán thể rắn thì không.

Kiểm tra độ an toàn của pin thế hệ mới

Về cơ bản, thiết kế của pin bán thể rắn không thay đổi nhiều so với pin truyền thống. Bạn vẫn có cực dương và cực âm nằm ở hai bên điện phân bán thể rắn, với các ion di chuyển qua lại khi sạc và xả. Với những điều chỉnh nhỏ, pin bán thể rắn có thể được sản xuất trên cùng một dây chuyền lắp ráp với các loại pin dễ cháy hiện nay.

Ứng dụng thực tế: Từ xe đạp đến smartphone

Ngành công nghiệp xe đạp điện đang là tiên phong trong việc áp dụng công nghệ này. Tại Mỹ, Ride1Up được xem là dẫn đầu xu hướng với mẫu Revv1 EVO, được mệnh danh là "xe đạp điện bán thể rắn đầu tiên trên thế giới". Pin 1.040Wh do Heyuan Lithium Inno sản xuất có thể chịu đựng hơn 1.200 chu kỳ sạc trước khi giảm xuống dưới 80% dung lượng ban đầu (so với mức 500 chu kỳ của pin thông thường). Nó cũng có thể sạc đầy trong hai giờ và chịu được nhiệt độ khắc nghiệt tốt hơn.

Không muốn thua kém, gã khổng lồ xe đạp Giant cũng đã công bố áp dụng pin bán thể rắn cho ít nhất năm mẫu xe đạp điện sản xuất hàng loạt. Giant cho biết pin này có dung lượng tăng 50% so với lithium-ion và giúp giảm trọng lượng tích hợp khung xe xuống 21%.

Trên thị trường di động, các điện thoại Trung Quốc cũng đang gây chú ý với pin carbon-silicon, một số trong đó cũng có điện phân bán thể rắn. Việc chuyển từ cực âm graphite sang carbon-silicon cho phép các pin tiên tiến này đóng gói nhiều năng lượng hơn trong không gian nhỏ hơn. Vivo đã công bố dòng X200 vào năm 2024 với pin kết hợp điện phân bán thể rắn và cực âm carbon-silicon, và công nghệ này tiếp tục xuất hiện trên các thiết bị mới như X300 Ultra.

Tác động của quy định và tương lai

Việc áp dụng pin bán thể rắn trên nhiều loại thiết bị được thúc đẩy một phần bởi các quy định nghiêm ngặt hơn của các cơ quan quản lý Trung Quốc. Các quy định mới dành cho xe đạp điện, có hiệu lực từ tháng 12 năm 2025, yêu cầu pin phải vượt qua bài kiểm tra đâm thủng để xem liệu nó có gây cháy hoặc nổ hay không.

Điều này tạo ra lý do thuyết phục để các nhà sản xuất chuyển sang pin bán thể rắn, vốn phù hợp tự nhiên với các tiêu chuẩn an toàn khắt khe. Khi Trung Quốc kiểm soát nguồn cung pin toàn cầu, tất cả các quốc gia cuối cùng có thể được hưởng lợi từ sự cải thiện an toàn này.

Còn đối với pin thể rắn thực sự, có lẽ chúng ta vẫn phải chờ đợi thêm. Trong thời gian chờ đợi, pin bán thể rắn đang chứng minh mình là giải pháp thiết thực và an toàn nhất hiện nay.