Các hãng xe Trung Quốc đã có cách dập tắt "cơn ác mộng" cháy xe điện: Chỉ cần sắp xếp lại thứ này là xong?

Năm 2025 chứng kiến một hành trình đầy biến động của Xiaomi Auto – "gã khổng lồ" xe điện (EV) mới nổi tại Trung Quốc.

Cho đến tháng 3, nhờ thành công vang dội của dòng sedan Su7, Xiaomi đã nhanh chóng vươn lên đỉnh cao của sự chú ý. Một loạt chiến dịch marketing rầm rộ nhằm chứng minh độ an toàn của xe và hệ thống pin đã giúp hãng thu về lượng tương tác khổng lồ.

Điển hình là màn phô diễn của nhà sáng lập kiêm CEO Lôi Quân khi thả một quả dưa hấu được bọc lớp "vỏ chống đạn" từ tầng 6 xuống đất mà vẫn nguyên vẹn. Ông Lôi giải thích rằng lớp phủ này được áp dụng cho mặt dưới của bộ pin trên mẫu Su7 Ultra (phiên bản cao cấp của Su7) nhằm bảo vệ các cell pin trong trường hợp xe bị va chạm gầm.

Trước đó, khi ra mắt Su7, vị CEO này cũng nhấn mạnh rằng các cell pin – sản phẩm hợp tác cùng CATL – được lắp đặt theo chiều dọc nhưng đảo ngược hướng xuống dưới. Thiết kế sáng tạo này nhằm mục đích dẫn lửa và khí độc thoát ra phía dưới thay vì bốc lên trên, từ đó tối đa hóa an toàn cho hành khách trong các tình huống va chạm, đâm nén hoặc đâm xuyên lớp vỏ pin.

Đã có lúc, dư luận tin rằng "cơn ác mộng" về an toàn cháy nổ pin – điểm yếu cố hữu của ngành xe điện – đã được giải quyết triệt để.

Những lời hứa bị rạn nứt

Tuy nhiên, niềm tin về sự an toàn đã bị lung lay dữ dội sau hai vụ tai nạn chết người vào tháng 3 và tháng 10, đều liên quan đến mẫu Su7. Trong các vụ việc này, pin xe đã bốc cháy dữ dội ngay sau va chạm, khiến 4 hành khách mắc kẹt bên trong tử vong.

Đến tháng 11, một vụ việc khác lại gây rúng động khi chiếc Mega – mẫu MPV hạng sang của Li Auto – tự bốc cháy khi đang di chuyển tại Thượng Hải. Việc một chiếc xe tự phát hỏa dù không hề va chạm càng làm trầm trọng thêm nỗi lo ngại của công chúng về tính an toàn của pin EV.

Cây bút Ni Tao của Interesting Engineering nhận định, công tâm mà nói, trong những năm gần đây, số lượng các vụ cháy xe điện do lỗi cell pin, lỗi hệ thống quản lý pin (BMS) hay mối hàn kém chất lượng đã giảm đáng kể. Điều này phản ánh sự tiến bộ vượt bậc trong tiêu chuẩn an toàn tổng thể.

Thế nhưng, những bi kịch lẻ tẻ vẫn là lời nhắc nhở rằng "gót chân Achilles" của xe điện vẫn nằm ở chất lượng cell pin, cấu trúc kỹ thuật, quản lý nhiệt và cách bố trí pin – những yếu tố ngày càng gắn bó mật thiết với cấu trúc tích hợp của xe.

Chừng nào pin thể rắn chưa tạo ra bước đột phá thực sự, pin lithium-ion vẫn sẽ thống trị thị trường. Khi đó, rủi ro cháy nổ chỉ có thể được giảm thiểu chứ không bao giờ biến mất hoàn toàn.

Dù mật độ năng lượng có thể khác nhau, nhưng tiêu chuẩn sản xuất và quy trình bảo trì cho pin lithium sắt photphat (LFP) và pin lithium tam nguyên về cơ bản đã đi vào ổn định. Hiện nay, các nhà sản xuất xe (OEM) Trung Quốc đang bị cuốn vào cuộc đua về cách sắp xếp cell pin: đặt dọc (xuôi hoặc ngược) hay đặt nằm ngang. Ngoại trừ pin hình trụ của Tesla và một số giải pháp túi mềm của Nhật Bản, hầu hết các hãng xe nội địa Trung Quốc đều sử dụng pin lăng trụ và đa số chọn cách lắp đặt theo chiều dọc.

Thiết kế đặt dọc truyền thống

Trong thiết kế đặt dọc truyền thống, các cell pin được đặt theo chiều thuận, với các cực hướng lên trên. Đây là cách bố trí phổ biến và ổn định nhất được đa số các hãng xe nội địa áp dụng.

Ưu điểm của thiết kế này rất rõ rệt: Việc để chất điện phân thuận theo chiều trọng lực giúp ngăn chặn tình trạng đọng chất lỏng cục bộ hoặc ứng suất màng không đều, từ đó giảm nguy cơ ngắn mạch và thoát nhiệt.

Áp suất nội bộ được phân bổ đồng đều hơn, giúp kéo dài tuổi thọ chu kỳ và tính ổn định của pin. Các van xả cũng được đặt ở vị trí an toàn hơn, dẫn nhiệt và khí theo các rãnh thiết kế sẵn thay vì thoát ra ngẫu nhiên. Nhìn chung, pin đặt dọc dễ tối ưu hóa việc quản lý nhiệt, cấu trúc tin cậy, đồng thời chuỗi cung ứng và quy trình bảo trì đã rất chín muồi.

Tuy nhiên, nhược điểm của nó cũng không ít. So với các cấu trúc tích hợp như Cell-to-Pack (CTP), Cell-to-Body (CTB) hay Cell-to-Chassis (CTC), thiết kế đặt dọc truyền thống đòi hỏi nhiều vỏ bọc và linh kiện module hơn, làm giảm hiệu suất sử dụng không gian.

Việc chiếm nhiều diện tích có thể giới hạn mật độ năng lượng, ảnh hưởng đến quãng đường di chuyển. Ngoài ra, trong những trường hợp cực đoan, việc van xả hướng lên trên có thể dẫn lửa và khí độc trực tiếp vào khoang cabin, gây nguy hiểm cho hành khách.

Công nghệ pin đảo ngược

"Người hâm mộ" cuồng nhiệt nhất của công nghệ pin đảo ngược không ai khác chính là Xiaomi. Theo hãng, thiết kế pin đảo ngược kết hợp với cấu trúc CTB giúp tăng đáng kể hiệu suất sử dụng không gian của bộ pin lên mức 77,8%, cho phép xe đi được xa hơn và an toàn hơn.

Pin đảo ngược tối ưu hóa không gian theo chiều dọc bằng cách gộp lớp cách điện phía trên và khoảng đệm phía dưới thành một lớp duy nhất, giải phóng thêm khoảng 5–10 mm. Các van xả cũng được lật ngược để hướng khí xuống dưới nếu xảy ra hiện tượng thoát nhiệt.

Thiết kế này được gọi là "tách biệt điện – nhiệt", giúp giải phóng khí áp suất cao và nhiệt độ cao ra xa khoang lái. Về lý thuyết, cách sắp xếp này giúp nhồi nhét được nhiều cell pin hơn vào cùng một thể tích, từ đó giảm chi phí.

Tuy nhiên, các nghiên cứu chỉ ra rằng việc đảo ngược cell pin cũng mang đến những thách thức mới: chất điện phân lỏng có thể tích tụ gần nắp cell, khiến các cực pin bị ngâm trong thời gian dài, dẫn đến ăn mòn và có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ cũng như độ an toàn.

Để khắc phục, Xiaomi và CATL đã phát triển một loại chất điện phân đặc thù, tăng cường bảo vệ bằng nhiều lớp cách điện và tấm chắn cao áp. Họ cũng thiết kế lại các kênh xả dưới đáy để thoát khí nóng xuống dưới một cách an toàn. Mặc dù công nghệ này (vốn khởi nguồn từ pin Kirin của CATL ra mắt năm 2022) được quảng bá rầm rộ, nhưng sau những sự cố đáng tiếc vừa qua, hiệu quả an toàn thực tế của nó vẫn là một dấu hỏi lớn.

Xu hướng đặt nằm ngang

Đại diện tiêu biểu cho công nghệ pin nằm ngang là pin lưỡi dao (Blade Battery) của BYD và pin rubik (Rubik’s Cube Battery) của SAIC. Các cell pin được đặt nằm theo cạnh dài thay vì đứng dọc, thường thấy trong các thiết kế tích hợp cao như CTP, CTB và CTC.

Mục tiêu chính là giảm chiều cao của bộ pin và tăng tính linh hoạt trong thiết kế. Lợi ích mang lại là sàn xe thấp hơn, không gian cabin rộng rãi hơn và trọng tâm xe thấp, giúp cải thiện khả năng vận hành – đặc biệt là với các dòng sedan và xe hiệu suất cao. Ví dụ, MG (thuộc SAIC) cho biết việc đặt pin nằm ngang giúp bộ pin mỏng hơn, tối ưu động lực học và thậm chí hỗ trợ tốt cho việc đổi pin.

Pin blade của BYD là một điển hình: các cell pin LFP mỏng và dài được xếp như những "lưỡi đao" chạy ngang bộ pin. Thay vì chỉ đơn giản là đặt nằm một cell pin lăng trụ thông thường, các cell này được thiết kế để chịu lực cấu trúc, giúp bộ pin không cần module, giảm chiều cao và tăng cả hiệu quả không gian lẫn độ an toàn.

Ưu điểm của thiết kế nằm ngang bao gồm: không cần module, mật độ cell pin cao hơn. Quản lý nhiệt cũng hiệu quả hơn khi các bề mặt hông lớn có thể tiếp xúc trực tiếp với tấm làm mát.

Tuy nhiên, rào cản nằm ở chỗ các cell nằm ngang phải chịu ứng suất ngang và giãn nở nhiệt không đều. Hệ thống van xả cũng phức tạp hơn do khí và lửa không thoát lên trên một cách tự nhiên, đòi hỏi các rãnh dẫn và cấu trúc cách nhiệt cực kỳ tinh vi. Nói cách khác, thiết kế này đòi hỏi năng lực kỹ thuật rất cao để đảm bảo an toàn.

Xu hướng tích hợp: Khi pin là một phần của khung gầm

Cách bố trí cell pin ngày càng bị chi phối bởi xu hướng tích hợp toàn xe. Với CTP (Cell-to-Pack), các module bị loại bỏ để cell pin tạo thành bộ pin trực tiếp, tăng mật độ năng lượng nhưng pin vẫn độc lập với xe.

CTB (Cell-to-Body) tiến thêm một bước khi tích hợp pin vào sàn xe, giúp pin tham gia vào độ cứng cấu trúc của toàn xe. Đỉnh cao là CTC (Cell-to-Chassis), nơi pin trở thành một phần không thể tách rời của khung gầm, giảm trọng lượng và linh kiện nhưng đòi hỏi trình độ kỹ thuật khắt khe nhất.

Bất kể phương pháp nào được ưu tiên, có một sự thật rõ ràng: pin đã tiến hóa từ những linh kiện chức năng đơn thuần trở thành các phần tử cấu trúc. Các cell pin lớn hơn, phẳng hơn hoặc dài hơn đang dần thay thế các cell pin phổ thông. An toàn và quản lý nhiệt giờ đây gắn liền với thiết kế kiến trúc xe.

Trong kỷ nguyên này, không có cách sắp xếp nào là "tốt nhất" tuyệt đối. Dù là đặt dọc, đảo ngược hay nằm ngang, đó đều là sự đánh đổi giữa nhiều yếu tố: kiến trúc xe, nền tảng sản xuất và mục tiêu chi phí. Thành bại cuối cùng nằm ở việc tìm ra điểm cân bằng giữa hiệu suất không gian, an toàn cháy nổ và tính khả thi về kỹ thuật – một bài toán hóc búa mà cả các hãng xe lẫn các nhà sản xuất pin đều phải thận trọng giải quyết.