Chỉ thay đổi một chi tiết nhỏ, cell pin mới của Tesla tăng dung lượng lên gấp 5 lần, giảm một nửa chi phí

Sáng nay Tesla đã mở đầu sự kiện “Battery Day” của mình bằng việc giới thiệu loại pin xe điện mới, sẽ do họ tự sản xuất. Loại pin mới này không chỉ cải thiện tầm hoạt động và sức mạnh của xe điện mà CEO Elon Musk còn dự đoán rằng, loại pin mới này sẽ giảm đáng kể chi phí pin xe điện và có thể kéo mức giá xe điện xuống ngang bằng xe chạy xăng.

Theo tuyên bố của công ty, loại cell pin này có mật độ năng lượng cao gấp 5 lần, có cường độ dòng điện gấp 6 lần. Các cải thiện này sẽ giúp gia tăng chặng đường hoạt động của xe điện Tesla lên 16% so với trước đây. Nếu các thông số này là thật, đây sẽ là một cuộc cách mạng về pin trên xe điện Tesla.

Đáng chú ý hơn, các cải thiện này không hoàn toàn đến từ những chất liệu pin mới mà đến từ cách thiết kế pin mới của công ty.

Viên pin truyền thống với hai đầu mút – tab – thò ra để đưa điện từ điện cực ra ngoài

Các loại pin truyền thống được làm từ 3 thành phần: lớp điện cực âm, lớp điện cực dương và lớp cách điện. Trên thực tế, mỗi lớp điện cực lại đi kèm với một lớp vật liệu hoạt hóa khác để tích trữ các hạt mang điện.

Khi cuộn lại, cạnh viền của tấm điện cực này sẽ được hàn lại, để tập trung các lớp của tấm điện cực trong cell pin thành một mối và nối với một đầu mút được gọi là “tab” – đầu mút mỏng này sẽ đưa các hạt mang điện trong điện cực ra nguồn tiêu thụ bên ngoài.

Cho dù thiết kế này đã tồn tại từ hàng chục năm nay nhưng nó lại tồn tại nhiều nhược điểm như: các hạt mang điện sẽ phải đi một quãng đường dài trên cả tấm điện cực để đến được với sợi tab mỏng dẹt này, khiến nó trở thành nút thắt cho tốc độ nạp và xả điện. Hành trình di chuyển dài của các hạt mang điện dễ làm viên pin nóng lên, cũng như giới hạn tốc độ nạp và xả điện ra khỏi pin.

Chỉ có một đầu mút duy nhất để đưa điện ra ngoài khiến các hạt mang điện phải di chuyển quãng đường dài hơn, sản sinh nhiều nhiệt hơn trong quá trình hoạt động.

Hơn nữa, việc tập trung dòng điện vào các đầu mút này làm tăng khả năng hỏng pin khi các đầu tab này đứt hoặc hỏng. Đó là còn chưa kể đến việc gia tăng chi phí sản xuất khi làm quá trình sản xuất trở nên phức tạp hơn và bị gián đoạn thành nhiều công đoạn hơn.

Đó là lý do từ đầu năm nay, Tesla đã nộp bằng sáng chế về loại pin “tabless” – pin không đầu mút dẫn điện, nhằm loại bỏ các nhược điểm trên cũng như cải thiện hiệu năng của viên pin.

Hình ảnh mô tả trong bằng sáng chế của Tesla về loại pin tabless cho thấy, cạnh viền tấm điện cực sẽ được cắt theo một mô hình nhất định để khi cuộn lại, chúng sẽ nằm cạnh nhau.

Trong sự kiện Battery Day vừa diễn ra, ông Drew Baglino, phó chủ tịch Tesla về năng lượng đã trình bày rõ hơn về loại cell pin tabless mới của mình. Theo ông Baglino, trên pin mới của Tesla, các đầu mút duy nhất này sẽ bị loại bỏ, thay vào đó, phần cạnh viền của các tấm vật liệu hoạt hóa sẽ được cắt bằng laser theo một mô hình nhất định, để khi cuộn lại, chúng sẽ nằm cạnh nhau và có thể chồng lên nhau khi gập lại.

Theo Tesla, thiết kế pin này cho phép các hạt mang điện rút ngắn hành trình di chuyển trong điện cực từ 250mm xuống còn 50mm, đồng thời giảm lượng nhiệt phát ra trong quá trình xả hoặc nạp điện.

Với thiết kế tabless này, hành trình của các hạt mang điện trên điện cực sẽ được rút ngắn đáng kể.

Đồng thời điều này cũng cho phép tăng đáng kể kích thước mỗi cell pin, gia tăng tỷ lệ năng lượng trên khối lượng pin, giảm được chi phí tổng thể cho các khối pin trên xe điện. Hiện tại các xe điện Tesla thường được trang bị cell pin 2170 (kích thước 21mm x 70mm) đã lớn hơn và có dung lượng gấp đôi cell pin 18650 thông thường. Nhưng với thiết kế tabless mới sẽ cho phép Tesla tạo ra loại cell pin mới 4680 (46mm x 80mm) với dung lượng mỗi cell gấp 5 lần trước đây.

Thiết kế mới cho phép tạo nên loại cell pin với dung lượng lớn hơn, cường độ dòng điện lớn hơn, gia tăng tỷ lệ năng lượng trên khối lượng pin, giảm giá thành sản xuất.

Thiết kế này cũng cho phép đơn giản hóa quá trình sản xuất, với ít bộ phận hơn trong mỗi cell pin, và điều này lại càng làm chi phí pin giảm hơn nữa, đến 50% cho mỗi kWh. Cuối cùng điều này sẽ giúp Tesla đạt được mục tiêu nhiều năm nay của mình, hạ giá những chiếc xe điện trang bị chế độ tự lái của mình xuống mức 25.000 USD, tương đương hoặc thấp hơn xe chạy xăng thông thường.

Đáng tiếc, giấc mơ này sẽ khó có thể thành sự thật trong tương lai gần khi Tesla cho biết, hệ thống sản xuất loại cell pin mới vẫn chưa thực sự được vận hành. Hiện tại nó mới chỉ “gần đi vào hoạt động” ở cấp độ nhà máy sản xuất thử nghiệm. Trong một dòng tweet trước sự kiện Battery Day, ông Musk cho biết, việc sản xuất hàng loạt loại pin mới sẽ không thể bắt đầu trước 2022.

Tham khảo TechCrunch

• Giá ngang SH, chiếc xe này vừa vượt Tesla Model 3 để trở thành xe điện bán chạy nhất thế giới