Choáng với pin xe điện Trung Quốc: Tuổi thọ 2,4 triệu km, sạc đầy trong 12 phút - "Ngang dừng xe đổ xăng"

CATL vừa ra mắt một loại pin xe điện sạc nhanh thế hệ mới, hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn tư duy của người lái xe về thời gian sạc và tuổi thọ của pin.

Thông báo này được đưa ra vào tuần trước khi "gã khổng lồ" năng lượng Trung Quốc – với tên gọi chính thức là Contemporary Amperex Technology Limited (CATL) – chia sẻ các dữ liệu hiệu suất mới nhất cho nền tảng pin 5C của mình.

Theo CATL, công nghệ này cho phép sạc đầy pin chỉ trong khoảng 12 phút, đồng thời sở hữu tuổi thọ vận hành vượt xa cột mốc 2,4 triệu km. Đây là lời khẳng định trực tiếp nhắm vào một trong những rào cản lớn nhất đang kìm hãm làn sóng phổ cập xe điện tại Mỹ cũng như trên toàn cầu.

Hiện là nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới, cung cấp linh kiện cho hầu hết các hãng xe lớn, CATL đang khẳng định vị thế dẫn đầu trong cuộc đua mang lại sự tiện lợi tương đương xe xăng mà không phải đánh đổi bằng độ bền của thiết bị.

Sạc siêu nhanh nhưng không gây "chai" pin

Thách thức cốt lõi mà các kỹ sư đặt ra khi bắt tay vào dự án này là: Liệu pin xe điện có thể chịu được việc sạc siêu nhanh lặp đi lặp lại mà không bị thoái hóa nhanh chóng hay không?

Về mặt kỹ thuật, tốc độ sạc 5C có nghĩa là một bộ pin 80 kWh về lý thuyết có thể tiếp nhận mức công suất đầu vào lên tới 400 kW. Tốc độ này cho phép nạp đầy năng lượng chỉ trong khoảng 12 phút, tương đương với thời gian dừng đổ xăng của một chiếc xe truyền thống.

Từ lâu, việc sạc nhanh thường được cho là đi đôi với tình trạng pin nhanh xuống cấp. Tuy nhiên, các kỹ sư của CATL đã tiến hành thử nghiệm để xem liệu cấu trúc hóa học của pin có thể chịu được áp lực này theo thời gian hay không, và câu trả lời là "Có". Trong điều kiện tiêu chuẩn ở 20°C, bộ pin vẫn duy trì được ít nhất 80% dung lượng ban đầu sau 3.000 chu kỳ sạc-xả toàn phần.

Khi quy đổi sang quãng đường di chuyển, con số này tương đương với gần 2,4 triệu km. CATL cho biết hiệu suất này tốt hơn khoảng 6 lần so với mức trung bình của ngành hiện nay trong cùng điều kiện thử nghiệm. Kết quả là một loại pin không bị "chai" nhanh chóng ngay cả khi người dùng phụ thuộc vào các trạm sạc tốc độ cao ngày này qua ngày khác.

Độ bền thực tế dưới tác động của nhiệt độ khắc nghiệt

Nhiệt độ cao là kẻ thù lớn nhất đối với tuổi thọ pin, đặc biệt là trong quá trình sạc nhanh. Để kiểm chứng điều này, nhà sản xuất Trung Quốc đã thử nghiệm pin 5C trong điều kiện nhiệt độ cực hạn, tương đương với mức nóng đỉnh điểm vào mùa hè tại những nơi như Dubai.

Ở mức nhiệt 60°C, pin vẫn giữ được 80% dung lượng sau 1.400 chu kỳ. Con số này tương ứng với quãng đường vận hành khoảng 800.000 km. Mặc dù số chu kỳ sạc ở nhiệt độ cao thấp hơn so với điều kiện nhiệt độ trung bình, nhưng CATL khẳng định kết quả này vẫn vượt xa những gì các loại pin xe điện hiện tại có thể đạt được trong cùng điều kiện nhiệt độ tương tự.

Những dữ liệu này cho thấy loại pin mới hoàn toàn khả thi tại các bang nắng nóng ở Mỹ – nơi mà áp lực nhiệt độ luôn là mối lo ngại hàng đầu của các chủ sở hữu xe điện. CATL tin rằng các số liệu đã chứng minh cấu trúc hóa học của pin vẫn duy trì được sự ổn định ngay cả khi phải chịu tải nặng trong môi trường khắc nghiệt.

Những vật liệu tiên tiến bảo vệ cấu trúc hóa học

Nền tảng cho hiệu suất ấn tượng của loại pin này nằm ở nhiều cải tiến đột phá về vật liệu. Cực dương (cathode) được trang bị một lớp phủ bảo vệ chuyên dụng, giúp giảm thiểu sự phân rã và ngăn chặn tình trạng thất thoát các ion kim loại trong quá trình sạc-xả nhanh. Điều này giúp bảo toàn dung lượng pin qua hàng nghìn chu kỳ.

Phần chất điện phân chứa một loại phụ gia thông minh, có khả năng phát hiện các vết nứt siêu nhỏ và tự lấp đầy chúng trước khi hư tổn lan rộng. Cơ chế này giúp hạn chế sự rò rỉ của Lithium phản ứng và làm chậm quá trình thoái hóa lâu dài của pin.

Màng ngăn cũng đóng vai trò quan trọng không kém. Nó sở hữu một lớp phủ nhạy cảm với nhiệt độ, giúp điều tiết và giảm chuyển động của ion khi nhiệt độ tích tụ tại chỗ. Điều này làm giảm nguy cơ xảy ra các phản ứng nhiệt ngoài kiểm soát và giúp ổn định các tế bào pin trong quá trình sạc cường độ cao.

Sạc nhanh có thể gây ra tình trạng phân bổ nhiệt không đồng đều trên bộ pin, dẫn đến việc rút ngắn tuổi thọ nếu không được quản lý đúng cách. Để giải quyết vấn đề này, CATL đã phát triển một hệ thống giám sát toàn bộ khối pin và điều phối chất làm mát chính xác đến những khu vực có nhiệt độ cao hơn. Bằng cách giữ cho nhiệt độ luôn đồng nhất giữa các tế bào pin, hệ thống này giúp kéo dài tuổi thọ tổng thể cho toàn bộ thiết bị.

CATL nhận định pin 5C đặc biệt phù hợp cho các nhóm khách hàng sử dụng xe với cường độ cao như xe tải, taxi và các đội xe công nghệ. Đây là những đối tượng được hưởng lợi nhiều nhất từ khả năng quay vòng xe nhanh chóng và chu kỳ thay thế pin dài hơn.

Đối với dòng xe du lịch cá nhân, công nghệ này dự kiến sẽ được áp dụng sau khi quy mô sản xuất được mở rộng, dù hãng vẫn chưa công bố ngày ra mắt chính thức. CATL mô tả pin 5C là bước tiến tiếp theo sau sự ra đời của công nghệ 4C vào năm 2023.