Có thể bạn sẽ bất ngờ về điều này, nhưng quả thật một cuộc cách mạng về pin đang đến. Nếu chiếc Galaxy Note 7 được Samsung trang bị một viên pin thể rắn, rất có thể chúng ta sẽ không được nghe tin về những vụ nổ smartphone, cũng như không được chứng kiến những hình ảnh chế hài hước về sự kiện này trong thời gian qua.
Công nghệ pin thể rắn không phải điều gì quá mới mẻ. Trên thực tế, những thiết bị đầu tiên sử dụng loại pin này là những chiếc máy điều hòa nhịp tim.
Được sử dụng trong các loại pin màng mỏng, những chất điện phân thể rắn đã xuất hiện trong các thiết bị IoT, những thiết bị đeo, và các thiết bị dùng công nghệ RFID. Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có chiếc smartphone nào từng sở hữu những viên pin theo công nghệ này.
Nói một cách ngắn gọn, các chất điện phân thể rắn an toàn hơn nhiều so với những viên pin Lithium Ion, vốn dựa trên các chất điện phân dạng lỏng. Chúng có mật độ năng lượng cao hơn và tuổi thọ dài hơn các loại pin Lithium Ion truyền thống. Đó là lý do tại sao chúng được sử dụng trong các máy điều hòa nhịp tim.
Một sản phẩm thiết yếu đắt tiền
Nhưng những chất điện phân thể rắn này rất đắt đỏ. Như tiến sĩ Lorenzo Grande, một nhà phân tích công nghệ tại IDTechEx, người đã làm một bài webinar về công nghệ pin thể rắn này vào ngày 25 tháng Mười vừa qua, 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 một thiết bị RFID nhỏ, nhưng trên smartphone, con số có thể hoàn toàn khác. 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 thực sự là một rào cản đáng kể cho việc biến nó thành một sản phẩm tiêu dùng thông dụng. Nhưng như tiến sĩ Grande chỉ ra, có một số lợi thế của nó so với loại pin hiện nay:
"Các viên pin Lithium Ion chúng ta dùng hiện tại luôn chứa các chất điện phân gây cháy. Các chất điện phân này thường được làm từ những chất hữu cơ hoặc hóa chất, vì vậy chúng có khả năng bắt cháy cao.
Khi chúng ta xem xét đến việc thay thế những chất điện phân này bằng một chất điện phân thể rắn, lợi ích có thể thấy ngay là loại chất điện phân mới này, hoặc không thể cháy hoặc ít cháy hơn, vì vậy an toàn hơn cho người dùng.
Nhưng nguyên nhân làm cho mọi người vẫn sử dụng các chất điện phân dạng lỏng, bởi vì công nghệ chất điện phân thể rắn vẫn chưa được phát triển đầy đủ và chúng quá đắt để có thể sản xuất ở quy mô lớn."
Tuy nhiên, rõ ràng rằng những viên pin thể rắn này đang có một tương lai tuyệt vời phía trước, với việc chúng có thể xuất hiện nhiều hơn trên các thiết bị điện tử tiêu dùng khi chi phí sản xuất được hạ xuống.
Cho dù không phải ai cũng sẽ tham gia vào cuộc chơi này, nhưng theo ông Grande, ít nhất sẽ có Samsung, công ty đang phải chịu những thiệt hại nặng nề cả về uy tín lẫn tài chính sau khi những chiếc Galaxy Note7 cao cấp của họ bị cháy nổ gần đây.
Vậy chúng ta đang ở đâu trong hành trình này?
Như tiến sĩ Grande cho biết, phần lớn tin tức về các công ty đạt được những bước tiến mới trong thế giới pin thể rắn (như Enevate) là các startup nhỏ, những người đang cần được biết đến. Nhưng khi đề cập đến vấn đề chi phí, ngay cả Enevate cũng phải thừa nhận rằng, hiệu năng của pin sẽ đi kèm với giá cả. Vì vậy, một viên pin hiệu năng cao vẫn có đi cùng với một chi phí tương đối cao.
Còn với những công ty như Samsung hay LG, những nhà sản xuất cả pin và thiết bị điện tử tiêu dùng, rất khó để đánh giá được họ đã tiến bộ đến đâu trong việc nghiên cứu các 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 được những bước rất xa, tuy nhiên vì các lý do cạnh tranh mà họ vẫn giữ chặt bí mật của mình đến lúc thích hợp thay vì công bố chúng ngay.
Tuy nhiên, với một nhà nghiên cứu như tiến sĩ Grande tin rằng chỉ trong vài năm tới, những chất điện phân dạng lỏng như trong các viên pin Lithium Ion sẽ trở thành quá khứ.
“Thị trường cho pin thể rắn đã sẵn sàng để trở thành một yếu tố thay đổi cuộc chơi trên chiến trường. Công ty có thể nắm được chuỗi giá trị đằng sau những viên pin thể rắn này, sẽ tạo ra sự xáo trộn về vị trí những người chơi chính của thị trường.”
Đương nhiên, các công ty pin ở châu Á có mối quan tâm lớn đến việc duy trì vị thế thống trị của họ, nhưng các công ty tại châu Âu và Mỹ cũng đang đầu tư rất nhiều vào lĩnh vực này.
Tùy thuộc vào việc ai sẽ là người làm chủ công nghệ mới, và ai sẽ là người sản xuất nó với chi phí cạnh tranh nhất, vị thế thống trị của những nhà sản xuất hiện tại có thể dễ dàng mất đi nếu họ thua trong cuộc đua về pin thể rắn này.
Tuy nhiên, không dễ chọn được công nghệ đúng để tập trung đầu tư vào nó, khi hiện tại có 8 loại chất điện phân thể rắn khác nhau, có thể được sử dụng trong các thiết bị di động. Mỗi công thức chất điện phân này lại có những lợi ích khác nhau, điều đó có nghĩa là mỗi loại đều có thể có một thị trường riêng tùy thuộc vào những lợi thế đặc biệt của nó.
Lợi ích của chất trạng thái rắn
Nhưng lợi ích chính của các viên pin thể rắn là gì? An toàn là ưu điểm cao nhất trong số chúng, khi các chất điện phân thể rắn không chỉ ít khả năng cháy hơn, mà còn ổn định hơn và ít có xu hướng xảy ra hiện tượng thoát nhiệt, có thể dẫn đến cháy nổ.
Nhưng các chất điện phân thể rắn cũng ít phản ứng hơn các chất dạng lỏng, vì vậy có thể chúng sẽ có vòng đời dài hơn. Các viên pin thể rắn cũng cho phép gia tăng mật độ năng lượng, “lên đến 2 lần so với giá trị hiện tại, nếu các viên pin này được thay thế cực dương từ graphite bằng tấm kim loại Lithium.” .
An toàn hơn, tuổi thọ dài hơn và dung lượng cao hơn, những ưu điểm này làm cho pin thể rắn trở thành một sản phẩm hấp dẫn và dễ bán.
Nhưng cách các nhà sản xuất chọn để triển khai loại pin thể rắn này vẫn là điều mà mọi người còn đồn đoán. Các nhà sản xuất có thể chọn cách giữ nguyên kích thước của các viên pin ngày nay với thời lượng pin lớn hơn. Hoặc họ cũng có thể chọn cách giảm kích thước pin trong khi vẫn duy trì thời lượng pin có thể “dùng trong cả ngày” như hiện nay.
Điều này có vẻ không khó để lựa chọn – ai lại không muốn một chiếc smartphone có thể dùng liên tục trong 2-3 ngày cơ chứ? – tuy nhiên, hãy nhớ rằng loại pin thể rắn này rất đắt, nhất là với dung lượng cao.
Điều này cũng có nghĩa là những viên pin thể rắn đầu tiên có lẽ sẽ có kích thước nhỏ hơn nhưng có thời lượng pin tương tự như những viên pin dùng chất điện phân dạng lỏng hiện tại. Ít nhất cho đến khi chi phí sản xuất pin thể rắn hạ xuống đến mức hợp lý.
Vậy khi nào điều đó đến?
Vậy đến khi nào chúng ta có thể thấy loại pin thể rắn này trở nên thống trị ngành công nghiệp này. Theo tiến sĩ Grande, ngành công nghiệp ô tô sẽ là mảnh đất cuối cùng cho sản phẩm này. Do các quy định nghiêm ngặt về an toàn, cũng có nghĩa là ngành công nghiệp ô tô sẽ phải chờ đợi lâu nhất để thấy sự hiện diện của sản phẩm này. 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 các thiết bị đeo và các 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 phổ biến này, đối với những chất điện phân thể rắn trong các viên pin – hay các công nghệ pin mới khác – vẫn là quá dài.
“Pin Lithium Ion đã gần đến những giới hạn kỹ thuật của mình và chất điện phân dạng lỏng là một trong những lý do của việc đó. 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
Như mọi khi, vấn đề vẫn luôn là chi phí và sự chấp nhận của thị trường. Chi phí đầu tư ban đầu của công nghệ này vẫn rất cao và chúng ta vẫn đang chờ đợi một mô hình sản xuất hàng loạt cho sản phẩm này.
Nhưng khi một công ty như Samsung quyết định tham gia vào thị trường sản phẩm tiêu dùng này, việc gia tăng trong khối lượng sản xuất sẽ giúp giảm chi phí sản xuất xuống.
“Cho đến nay, những gì các nhà sản xuất pin quan trọng làm là hạn chế rủi ro, ví dụ, bổ sung một 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 dù đã bổ sung thêm nhiều chất phụ gia trong những năm qua, nhưng như bạn đã thấy các tin tức về 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 không chắc chắn liệu công nghệ nào sẽ thống trị thị trường này".
Hiện tại, người ta vẫn 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.
Tham khảo Android Authority