Tại phòng thí nghiệm của Viện Khoa học Vật liệu Bền vững Max Planck, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã làm sáng tỏ cơ chế phá hủy pin thể rắn. Trái ngược với giả thuyết trước đây rằng lithium mềm chỉ đơn giản là xuyên thủng lớp gốm cứng, các nhà khoa học đã phát hiện ra một điều tinh vi hơn: lithium, bị kẹt trong một vết nứt nhỏ của chất điện phân, tạo ra áp suất thủy tĩnh mạnh bên trong – giống như nước nén đá từ bên trong. Chính áp suất này đã làm vỡ lớp gốm từ bên trong, gây ra sự phá hủy giòn. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature.
Pin thể rắn từ lâu đã hứa hẹn một cuộc cách mạng: nhiều năng lượng hơn trong một không gian nhỏ hơn, sạc siêu nhanh, an toàn tăng cường và quan trọng nhất là không có chất điện phân lỏng dễ cháy. Tuy nhiên, một vấn đề liên tục cản trở việc sản xuất hàng loạt là sự hình thành các dendrite lithium, các cấu trúc dạng cây siêu nhỏ, gây đoản mạch cho ô tô. Cho đến gần đây, người ta vẫn chưa hiểu làm thế nào mà kim loại mềm lại có thể vượt qua hàng rào gốm cứng.
Câu trả lời đã được đưa ra thông qua một nghiên cứu chi tiết sử dụng kỹ thuật chuẩn bị mẫu đông lạnh, kính hiển vi điện tử tiên tiến và mô hình hóa máy tính. Các thí nghiệm được thực hiện trong chân không và ở nhiệt độ đông lạnh để loại bỏ nhiễu từ oxy, độ ẩm và chính chùm tia điện tử. Bức tranh trở nên rõ ràng: lithium phát triển trong vết nứt nhỏ, tích lũy ứng suất cơ học làm cho vết nứt lan rộng hơn. Khám phá này biến bí ẩn trước đây thành một nhiệm vụ kỹ thuật có thể hiểu được. Bây giờ, các kỹ sư có những định hướng rõ ràng: tăng cường khả năng chống nứt của vật liệu điện phân, tạo ra các lỗ rỗng siêu nhỏ để chuyển hướng sự phát triển của dendrite, hoặc phủ lớp bảo vệ lên anot.
Trong bối cảnh bước đột phá về lý thuyết này, một cuộc chạy đua trong ngành công nghiệp đang diễn ra. Toyota, với danh mục đầu tư phát triển rộng lớn, có kế hoạch bắt đầu sản xuất hàng loạt pin thể rắn vào năm 2027–2028. Những chiếc xe điện đầu tiên của họ với những viên pin này sẽ có phạm vi hoạt động khoảng 1200 km và có thể sạc tới 80% chỉ trong 10 phút. Đây không phải là kế hoạch cho một thập kỷ – công nghệ đã bước vào thử nghiệm tiền sản xuất. Chery của Trung Quốc, không hề chậm chân, đã giới thiệu vào tháng 10 năm 2025 một nguyên mẫu pin thể rắn với mật độ năng lượng 600 Wh/kg – gấp đôi so với hệ thống lithium-ion hiện đại. Theo tính toán của các nhà phát triển, loại pin này sẽ cho phép xe điện đi được tới 1500 km. Chery dự định bắt đầu sản xuất hàng loạt vào năm 2027. Đồng thời, các nhà sản xuất Trung Quốc khác, bao gồm BYD và CATL, cũng đang nỗ lực để giành một phần thị trường trị giá hàng tỷ đô la.
Đối với người mua thông thường, người vừa mua một chiếc xe điện chạy pin lithium-ion vào năm 2026, điều này có nghĩa là một viễn cảnh khó chịu. Chỉ ba đến bốn năm sau, khi cố gắng bán lại chiếc xe đã qua sử dụng, họ sẽ phải đối mặt với sự cạnh tranh trực tiếp từ một phân khúc hoàn toàn khác – xe điện với pin thể rắn, mang lại những đặc tính khác biệt về cơ bản: pin lớn hơn, hoạt động hiệu quả hơn, trông hiện đại hơn trong mắt người mua. Thị trường xe điện đã qua sử dụng đặc biệt dễ bị tổn thương trước những thay đổi như vậy. Theo dữ liệu mới nhất từ các nhà phân tích, xe điện mất trung bình 58,8% giá trị trong năm năm – cao hơn đáng kể so với các loại xe khác (mức trung bình của ngành là 45,6%). Bước nhảy vọt về công nghệ có thể đẩy nhanh sự sụt giảm này đối với các xe thế hệ trước.
Tuy nhiên, việc khám phá ra cơ chế phá hủy không có nghĩa là pin sẽ bắt đầu rời khỏi dây chuyền lắp ráp ngay ngày mai. Vẫn còn rất nhiều việc phải làm: các vấn đề về sản xuất có khả năng mở rộng, hoạt động của pin ở nhiệt độ khắc nghiệt, độ bền và tất nhiên là chi phí sản xuất. Chính giá cả có thể là yếu tố kìm hãm chính. Nhưng điều quan trọng nhất đã có: thay vì một “nguyên nhân lỗi mơ hồ không xác định”, các kỹ sư giờ đây có một mô hình vật lý rõ ràng có thể và cần được giải quyết một cách có mục tiêu.
Liệu sự hiểu biết về cơ chế phá hủy này có phải là chìa khóa để cuối cùng mở ra cánh cửa phòng thí nghiệm và đưa pin thể rắn ra thị trường sản xuất hàng loạt? Lịch sử khoa học cho thấy kiến thức chính xác thường gần với mục tiêu hơn là trực giác. Chúng ta chỉ cần chờ đợi.
Chủ sở hữu của xe điện hiện tại nên theo dõi chặt chẽ sự phát triển của công nghệ thể rắn. Pin mới sẽ không biến những chiếc xe hiện tại thành một đống sắt vụn, nhưng chúng có thể ảnh hưởng đáng kể đến giá trị còn lại của chúng và cuối cùng là mức độ kinh tế cho lần mua tiếp theo của bạn.
