Hóa ra có một loại pin xịn sò dùng chất điện phân thể rắn – nghe fancy ghê nhưng thật ra đã có từ lâu rồi, chỉ là chưa được "lên đời" cho smartphone thôi.
Nghe có vẻ hơi sốc nhưng mà thật đấy, một cuộc cách mạng về pin đang tới gần rồi nè! Giả sử Galaxy Note7 được Samsung "lắp ráp" viên pin thể rắn này, thì khả năng cao là chúng ta sẽ chẳng được nghe tin smartphone nổ tung, cũng chẳng có meme hài hước về sự kiện "bom di động" năm nào đâu nhỉ?
Công nghệ pin thể rắn không phải hàng mới ra lò đâu nha. Thực ra những thiết bị đầu tiên xài loại pin này chính là các máy điều hòa nhịp tim luôn!
Được sử dụng trong pin màng mỏng, những chất điện phân thể rắn này đã xuất hiện ở các thiết bị IoT, đồ đeo thông minh và các thiết bị dùng công nghệ RFID. Nhưng đến giờ vẫn chưa có chiếc smartphone nào sở hữu loại pin này cả.
Nói cho nhanh thì các chất điện phân thể rắn an toàn hơn nhiều so với pin Lithium Ion (loại đang xài phổ biến), vốn dựa trên chất điện phân dạng lỏng. Chúng có mật độ năng lượng cao hơn và "sống dai" hơn các loại pin Lithium Ion truyền thống. Đó là lý do nó được dùng trong máy điều hòa nhịp tim đó!
Vấn đề là... đắt lắm luôn!
Nhưng mà những chất điện phân thể rắn này đắt "tè le". Theo tiến sĩ Lorenzo Grande – một chuyên gia phân tích công nghệ tại IDTechEx, người đã làm webinar về công nghệ pin thể rắn vào ngày 25 tháng Mười vừa rồi – cho biết: "chi phí cho mỗi mét vuông tăng theo cấp số nhân với kích thước viên pin mà bạn muốn sản xuất."
Chi phí cho mỗi viên pin màng mỏng có thể lên đến 20-30 USD cho thiết bị RFID nhỏ xíu thôi, nhưng trên smartphone thì giá bay luôn! Với kích thước hiện tại, chi phí có thể lên đến hàng nghìn USD cho mỗi viên pin dùng chất điện phân thể rắn đó.
Đây thực sự là rào cản khổng lồ để biến nó thành sản phẩm tiêu dùng đại trà. Nhưng như tiến sĩ Grande chỉ ra, nó có một số ưu điểm xịn xò so với pin hiện tại:
"Các viên pin Lithium Ion chúng ta đang xài luôn chứa chất điện phân dễ cháy. Những chất điện phân này thường làm từ chất hữu cơ hoặc hóa chất, vì vậy khả năng bắt lửa rất cao.
Khi chúng ta nghĩ đến việc thay thế bằng chất điện phân thể rắn, lợi ích thấy liền là loại chất điện phân mới này hoặc không thể cháy hoặc ít cháy hơn, an toàn hơn cho người dùng rồi.
Nhưng lý do mọi người vẫn xài chất điện phân dạng lỏng là vì công nghệ chất điện phân thể rắn vẫn chưa được phát triển đầy đủ và quá đắt để sản xuất số lượng lớn."
Tuy nhiên, rõ ràng là những viên pin thể rắn này đang có tương lai sáng lạn phía trước, khi chi phí sản xuất giảm xuống thì chúng sẽ xuất hiện nhiều hơn trên các thiết bị điện tử tiêu dùng.
Dù không phải ai cũng sẽ nhảy vào cuộc chơi này, nhưng theo ông Grande, ít nhất sẽ có Samsung – công ty đang gánh hậu quả nặng nề cả về uy tín lẫn tài chính sau scandal Galaxy Note7 cháy nổ gần đây.
Vậy giờ chúng ta đang ở đâu trong hành trình này?
Như tiến sĩ Grande cho biết, phần lớn tin tức về các công ty đạt bước tiến mới trong thế giới pin thể rắn (như Enevate) đều là các startup nhỏ đang cần "lên sóng". Nhưng khi nói đến chi phí, ngay cả Enevate cũng phải thừa nhận rằng hiệu năng cao đi kèm với giá cao. Vậy nên pin hiệu năng xịn vẫn phải trả giá tương ứng.
Còn với những ông lớn như Samsung hay LG – những nhà sản xuất cả pin lẫn thiết bị điện tử tiêu dùng – rất khó để đánh giá họ đã tiến bộ đến đâu trong việc nghiên cứu chất điện phân thể rắn này.
Là những người dẫn đầu thị trường về công nghệ pin cho di động, có thể họ đã tiến xa lắm rồi, nhưng vì lý do cạnh tranh nên họ giữ bí mật chặt chẽ đến lúc thích hợp thay vì công bố luôn.
Tuy nhiên, một nhà nghiên cứu như tiến sĩ Grande tin rằng chỉ trong vài năm tới, chất điện phân dạng lỏng trong pin Lithium Ion sẽ trở thành "đồ cổ"
"Thị trường cho pin thể rắn đã sẵn sàng để trở thành yếu tố thay đổi cuộc chơi rồi. Công ty nào nắm được chuỗi giá trị đằng sau những viên pin thể rắn này sẽ tạo ra sự xáo trộn vị trí những người chơi chính trên thị trường."
Đương nhiên các công ty pin ở châu Á có mối quan tâm lớn đến việc duy trì vị thế thống trị, nhưng các công ty ở châu Âu và Mỹ cũng đang đầu tư mạnh vào lĩnh vực này.
Tùy vào việc ai sẽ làm chủ công nghệ mới và ai sản xuất với chi phí cạnh tranh nhất, vị thế của những nhà sản xuất hiện tại có thể dễ dàng mất đi nếu họ thua trong cuộc đua pin thể rắn này.
Tuy nhiên không dễ chọn đúng công nghệ để đầu tư, khi hiện có 8 loại chất điện phân thể rắn khác nhau có thể dùng trong thiết bị di động. Mỗi công thức có lợi ích khác nhau, nghĩa là mỗi loại có thể có thị trường riêng tùy vào ưu điểm đặc biệt của nó.
Lợi ích của chất trạng thái rắn là gì?
Nhưng lợi ích chính của pin thể rắn là gì? An toàn là ưu điểm số một, khi chất điện phân thể rắn không chỉ ít cháy hơn mà còn ổn định hơn và ít có xu hướng xảy ra hiện tượng thoát nhiệt – thứ có thể dẫn đến cháy nổ.
Nhưng chất điện phân thể rắn cũng ít phản ứng hơn dạng lỏng, nên có thể chúng sẽ có vòng đời dài hơn. Pin thể rắn cũng cho phép tăng mật độ năng lượng "lên đến 2 lần so với giá trị hiện tại, nếu các viên pin này được thay cực dương từ graphite bằng tấm kim loại Lithium."
An toàn hơn, sống lâu hơn và dung lượng cao hơn – những ưu điểm này làm cho pin thể rắn trở thành sản phẩm hấp dẫn và dễ "chốt đơn" đấy!
Nhưng cách các nhà sản xuất chọn để triển khai loại pin thể rắn này vẫn là điều mọi người còn đồn đoán. Họ có thể giữ nguyên kích thước pin ngày nay với thời lượng pin lớn hơn. Hoặc giảm kích thước pin trong khi vẫn duy trì thời lượng "dùng cả ngày" như hiện nay.
Nghe có vẻ dễ lựa chọn – ai lại không muốn smartphone có thể dùng liên tục 2-3 ngày cơ chứ? – tuy nhiên nhớ rằng loại pin thể rắn này rất đắt, nhất là với dung lượng cao.
Điều này cũng nghĩa là những viên pin thể rắn đầu tiên có lẽ sẽ có kích thước nhỏ hơn nhưng thời lượng pin tương tự pin dùng chất điện phân lỏng hiện tại. Ít nhất cho đến khi chi phí sản xuất hạ xuống mức hợp lý.
Vậy bao giờ thì có?
Vậy khi nào chúng ta mới thấy loại pin thể rắn này thống trị ngành công nghiệp? Theo tiến sĩ Grande, ngành ô tô sẽ là mảnh đất cuối cùng cho sản phẩm này. Do các quy định nghiêm ngặt về an toàn, ngành ô tô sẽ phải chờ lâu nhất. Nhưng chúng có thể đến sớm hơn với các lĩnh vực khác.
"Thị trường drone có thể sẽ là nơi khởi đầu cho thế hệ pin thể rắn tiếp theo," tiến sĩ Grande cho biết. "Và điều này sẽ xảy ra vào đầu năm 2017. Thị trường thứ hai có thể là thiết bị đeo và thiết bị điện tử tiêu dùng kích thước lớn hơn, như smartphone. Nhưng công nghệ này sẽ không thực sự phổ biến trên smartphone trong vòng 4-5 năm nữa."
Ngay cả với khung thời gian này, đối với chất điện phân thể rắn trong pin – hay các công nghệ pin mới khác – vẫn là quá dài.
"Pin Lithium Ion đã gần đến giới hạn kỹ thuật của mình và chất điện phân dạng lỏng là một trong những lý do. Khi chất điện phân thể rắn xuất hiện trên thị trường drone và điện tử tiêu dùng, các công ty sẽ thấy những lợi ích gia tăng của việc sử dụng công nghệ này để làm pin tốt hơn."
Tổng kết lại nè!
Như mọi khi, vấn đề vẫn luôn là chi phí và sự chấp nhận của thị trường. Chi phí đầu tư ban đầu vẫn rất cao và chúng ta vẫn đang chờ một mô hình sản xuất hàng loạt cho sản phẩm này.
Nhưng khi một công ty như Samsung quyết định nhảy vào thị trường sản phẩm tiêu dùng này, việc tăng khối lượng sản xuất sẽ giúp giảm chi phí xuống.
"Cho đến nay, những gì các nhà sản xuất pin quan trọng làm là hạn chế rủi ro, ví dụ bổ sung chất chống cháy vào chất điện phân dạng lỏng.
Tuy nhiên, nó không phải là tính năng quyết định cho công nghệ này. Các nhà sản xuất pin đã bổ sung nhiều chất phụ gia trong những năm qua, nhưng như bạn đã thấy với Note7, những điều tồi tệ vẫn có thể xảy ra."
Pin thể rắn có thể là tương lai, nhưng tiến sĩ Grande vẫn cảnh báo: "Chúng tôi vẫn chưa chắc liệu công nghệ nào sẽ thống trị thị trường này".
Hiện tại phải thừa nhận rằng "những gì công nghệ này mang lại chưa tương xứng với hiệu năng của chất điện phân dạng lỏng." Nhưng khi công nghệ này trưởng thành, không có gì phải nghi ngờ về khả năng thống trị thị trường của nó đâu!
Nguồn: soha.vn