Trước làn sóng xe chạy điện, hãng sản xuất bugi lớn nhất thế giới - NGK đã vừa công bố sẽ chuyển hướng tập trung vào một loại linh kiện đóng vai trò cốt lõi trong thời đại EV - pin thể rắn thế hệ mới.
NGK Spark Plug Co là công ty sản xuất bugi nổi tiếng của Nhật với nhiều năm kinh nghiệm về công nghệ gốm - thành phần được sử dụng trong bugi và vật liệu này cũng được sử dụng trên các cảm biến, bán dẫn và nhiều sản phẩm khác chủ yếu dành cho xe hơi. Giờ đây, NGK nhận thấy tương lai phụ thuộc vào pin thể rắn bởi họ tin rằng pin thể rắn sẽ an toàn hơn và mạnh hơn so với pin Li-ion hiện đang được sử dụng trên hầu hết các loại xe chạy điện hiện tại.
Sau hơn 150 năm thống trị ngành vận tải, động cơ đốt trong đang đứng trước nguy cơ khai tử trên đường trong vài thập niên tới bởi sự thắt chặt các quy định về khí thải, buộc các nhà sản xuất xe hơi phải phát triển nhiều xe điện hơn. Theo các chuyên gia trong ngành công nghiệp xe hơi thì các phương tiện hybrid dạng xăng điện và xe chạy điện thuần sẽ chiếm khoảng 26% doanh số xe hơi bán ra toàn cầu vào năm 2030.
NGK được thành lập năm 1936 tại Nagoya - cái nôi của nhiều nhà sản xuất xe hơi Nhật Bản. NGK bắt đầu nhận thấy nguy cơ mảng kinh doanh chính của mình bị lỗi thời từ cách đây gần 8 năm, Kojima nói. Đó là vào khoảng năm 2010 khi Nissan ra mắt Leaf - chiếc xe điện thuần được sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới và sau đó là Tesla xuất hiện với chiếc Roadster - mẫu xe được sản xuất đầu tiên của công ty do Elon Musk sáng lập.
NGK Spark Plug Co là công ty sản xuất bugi nổi tiếng của Nhật với nhiều năm kinh nghiệm về công nghệ gốm - thành phần được sử dụng trong bugi và vật liệu này cũng được sử dụng trên các cảm biến, bán dẫn và nhiều sản phẩm khác chủ yếu dành cho xe hơi. Giờ đây, NGK nhận thấy tương lai phụ thuộc vào pin thể rắn bởi họ tin rằng pin thể rắn sẽ an toàn hơn và mạnh hơn so với pin Li-ion hiện đang được sử dụng trên hầu hết các loại xe chạy điện hiện tại.
Sau hơn 150 năm thống trị ngành vận tải, động cơ đốt trong đang đứng trước nguy cơ khai tử trên đường trong vài thập niên tới bởi sự thắt chặt các quy định về khí thải, buộc các nhà sản xuất xe hơi phải phát triển nhiều xe điện hơn. Theo các chuyên gia trong ngành công nghiệp xe hơi thì các phương tiện hybrid dạng xăng điện và xe chạy điện thuần sẽ chiếm khoảng 26% doanh số xe hơi bán ra toàn cầu vào năm 2030.
Nói về vấn đề này, Takio Kojima - giám đốc bộ phận nghiên cứu và kỹ thuật tại NGK Spark Plug cho biết: "Chúng tôi nhận ra rằng việc ngành công nghiệp xe hơi chuyển đổi từ động cơ đốt trong sang pin trên phương tiện chạy điện là điều tất yếu và cuối cùng sự chuyển dịch này có thể khiến cho mảng kinh doanh bugi và cảm biến oxy của chúng tôi trở nên không còn phù hợp. Chuyên môn của chúng tôi là công nghệ gốm tiên tiến và chúng tôi đã quyết định theo đuổi loại pin thể rắn này."NGK được thành lập năm 1936 tại Nagoya - cái nôi của nhiều nhà sản xuất xe hơi Nhật Bản. NGK bắt đầu nhận thấy nguy cơ mảng kinh doanh chính của mình bị lỗi thời từ cách đây gần 8 năm, Kojima nói. Đó là vào khoảng năm 2010 khi Nissan ra mắt Leaf - chiếc xe điện thuần được sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới và sau đó là Tesla xuất hiện với chiếc Roadster - mẫu xe được sản xuất đầu tiên của công ty do Elon Musk sáng lập.
Không chỉ NGK, nhiều nhà sản xuất phụ tùng khác đã phải xem xét lại danh mục sản phẩm của mình. Chẳng hạn như Denso - hãng sản xuất linh kiện xe hơi nổi tiếng với hệ thống kiểm soát truyền động đã hợp tác với Toyota và Mazda để phát triển pin cho xe điện. Trong khi đó, Aisin Seiki Co cũng đang phát triển các hệ thống truyền động hybrid cho xe xăng - điện hay truyền động 4 bánh dành riêng cho xe điện. Tương tự tại Mỹ, hãng Borg Warner cũng đã mở rộng mảng kinh doanh sang các linh kiện cho xe hybrid và xe điện bao gồm hệ thống truyền động và mô-đun lái cho xe điện.
Sự phát triển nhanh chóng của xe điện sẽ đòi hỏi sự gia tăng đáng kể năng lực sản xuất các loại pin có thời gian sử dụng lâu hơn, mạnh hơn, nhẹ hơn và có thể được sạc lại nhanh hơn so với pin Li-ion. Vì vậy, NGK cùng với Toyota và nhiều công ty khác đã chuyển hướng tập trung phát triển pin thể rắn hoàn toàn với mục tiêu mang lại một loại pin có dung lượng lớn hơn và an toàn hơn so với pin Li-ion thông thường bằng cách thay thế chất điện phân dạng lỏng hay dạng gel bằng vật liệu rắn dẫn điện.
Toyota hiện đang phát triển các loại pin dùng chất điện phân dạng rắn gốc sulfide với độ dẫn điện cao và khá dẻo. Tuy nhiên, loại pin này có thể giải phóng hydrogen sulfide (H2S - mùi trứng thối, rất độc hại) khi tiếp xúc với môi trường ẩm.
NGK thì đang đánh cược vào một công nghệ rất khác biệt - một vật liệu oxide sử dụng gốm rất ổn định ở các mức nhiệt độ cao nhưng dẫn điện kém hơn và khó xử lý hơn. Thực ra loại pin có lõi gốm này không mới, chẳng hạn như TDK Corp hay Murata đều đang phát triển loại pin có chất điện phân bằng gốm thể rắn nhưng kích thước nhỏ để dùng trên các thiết bị đeo cá nhân.
Hideaki Hikosaka - một thành viên thuộc nhóm nghiên cứu pin thể rắn của NGK cho biết việc sản xuất pin lõi điện phân bằng gốm thể rắn ở kích thước lớn khó hơn nhiều so với kích thước nhỏ. Thử thách ở đây là không dễ để tạo ra các lớp vật liệu có độ dày bằng nhau và ghép lên nhau.Vậy là NGK đã dành ra 5 năm để phát triển chất điện phân gốc oxide thể rắn, họ vẫn dùng gốm nhưng tích hợp thêm một loại vật liệu (không tiết lộ) để tái tạo các đặc tính của chất điện phân gốc sulfide. Cải tiến này khiến chất điện phân của NGK dễ xử lý thành các lớp mỏng với kích thước lớn hơn và khi được ép vào nhau, chúng dễ dàng liên kết với cực âm và cực dương của pin. Thêm vào đó, pin cũng không giải phóng khí độc.
Kết quả là NGK đã phát triển thành công cell pin có kích thước 10 x 10 cm, lớn hơn nhiều lần so với cell pin 4,5 x 3,2 mm của TDK. Hiện tại nhóm nghiên cứu của Hikosaka đang tìm cách tăng mật độ năng lượng của pin nhằm đạt được hiệu năng tương đương pin Li-ion vào năm 2020 và tiếp tục phát triển các loại pin mạnh hơn, nhẹ hơn, giá thành cạnh tranh hơn kể từ thập niên tới.
NGK có cùng tham phọng với Toyota khi cả 2 đều hướng đến những loại pin thể rắn giá thành hợp lý, sở hữu sự cân bằng giữa nhiều đặc tính về hiệu năng. Theo các chuyên gia ngành pin thì một khi những loại pin này xuất hiện trên thị trường thì sự cạnh tranh giữa pin lõi oxide, sulfide hay các chất hóa học thể rắn khác sẽ nổ ra, từ đó các nhà sản xuất phải cố gắng cung cấp nhiều loại pin với thông số kĩ thuật đa dạng.
Quảng cáo
"Một số nhà sản xuất xe hơi và hãng làm pin có thể sẽ ưu tiên về độ dẫn diện hơn độ ổn định oxy hóa nhưng pin là thứ phải thỏa hiệp. Bạn sẽ không đạt được mọi chỉ số, được cái này thì mất cái kia," Venkat Srinivasan - giám đốc trung tâm hợp tác dành cho khoa học lưu trữ năng lượng Argonne tại Illinois nhận định.
Theo: Reuters