Pin là một trong những bộ phận then chốt của xe điện. Hầu hết pin xe điện ngày nay là loại Lithium-ion, được Sony giới thiệu năm 1991.
Bên cạnh với sự phát triển của xe điện (EV) và thị trường xe điện, thị trường pin xe điện toàn cầu cũng tăng trưởng nhanh chóng.
Pin Lithium-ion mang lại hiệu suất hoạt động tốt, sạc nhanh và có khả năng chịu được nhiệt độ cao, thường được dùng cho các thiết bị điện di động như điện thoại, máy chụp hình, máy chơi game, máy tính,… Không những thế, loại pin Lithium-ion đang được chú trọng phát triển trong quân đội, các ứng dụng của phương tiện di chuyển chạy bằng điện (như xe đạp điện, xe máy điện,…) và kĩ thuật hàng không.
Cấu hình hóa học của cực dương, cực âm và chất điện phân sẽ xác định mức độ năng lượng của pin. Các nhà hóa học và kỹ sư đã thử nghiệm với mangan, cobalt, magnesium, than chì và lưu huỳnh, cũng như sắt, niken và silicon.
Họ cũng đã thử nghiệm chất điện phân ở cả thể lỏng và rắn. Đích đến của cuộc cạnh tranh hiện tại giữa các hãng là làm sao để cải thiện công suất pin xe điện trong khi giảm giá thành sản xuất.
Từ bỏ thành phần Cobalt (Cô-ban)
Mấu chốt là kết hợp các vật liệu sao cho càng nhiều năng lượng càng tốt có thể được lưu trữ trong không gian nhỏ nhất có thể.
Cực âm của pin Lithium-ion được làm bằng lithium cobalt oxide. Nhưng cobalt rất đắt và phần lớn được khai thác ở Cộng hòa Dân chủ Congo, nơi các thợ mỏ phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt.
Cobalt là một thành phần quan trọng trong việc sản xuất pin cho các thiết bị điện tử và xe điện, với trữ lượng coban thô được biết đến lớn nhất thế giới được tìm thấy ở DR Congo.
Tesla còn muốn đi xa hơn, khi tỷ phú Elon Musk muốn tự sản xuất pin không chứa cobalt và thay thế nguyên tố gây tranh cãi này bằng nikel. Tesla cũng muốn sử dụng loại pin có cực âm làm bằng lithium phosphate sắt.
Động lực chính của ngành công nghiệp sản xuất xe điện là giảm giá thành sản xuất các bộ pin, hệ thống có thể sạc lại để lưu trữ năng lượng, xuống dưới mốc 100 USD cho mỗi Kilowatt-giờ (kWh). Khi đạt được mốc này, giá thành sản xuất xe điện sẽ ngang bằng với một chiếc xe động cơ đốt trong với cấu hình tương tự.
Gần như tất cả ôtô điện đều sử dụng pin Lithium-ion, nhưng có rất nhiều tùy chỉnh cho công thức hóa học cơ bản đó, và các hãng sản xuất pin đang cạnh tranh gay gắt để tìm ra một sự kết hợp nào đó giúp tích trữ nhiều năng lượng nhất và có trọng lượng nhỏ nhất.
Đối với các công ty xe hơi truyền thống, điều này nghe rất đáng sợ. Động cơ đốt trong đã không có những thay đổi cơ bản trong nhiều thập kỷ qua, nhưng công nghệ pin vẫn còn rộng mở.
Tesla chiếm lợi thế
Ngành công nghiệp xe điện và sản xuất pin xe điện là mặt trận quan trọng trong cuộc chiến cạnh tranh vị thế siêu cường giữa Mỹ và Trung Quốc. Bất chấp vai trò tiên phong của Tesla, Mỹ dường như đang tụt lại vào lúc này.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự báo đến năm 2030, chỉ có khoảng 8% xe đăng ký mới ở Mỹ là xe điện, so với 28% ở Trung Quốc và 26% ở châu Âu.
Trung Quốc trở thành thị trường xe điện lớn nhất thế giới trong những năm qua, và nước này cũng kiểm soát hơn 70% nguồn cung pin xe điện toàn cầu. Đất nước đông dân nhất thế giới đang có một vị thế hoàn hảo để thu lời từ xu thế điện hóa mạng lưới giao thông vận tải.
Lợi thế này giúp xe của Tesla đi được quãng đường xa hơn xe của các hãng khác trên thị trường. Theo Tesla, nếu cải thiện hiệu suất động cơ từ 8 – 10%, chiếc xe sẽ đi được quãng đường dài hơn 15 – 18%.
Hy vọng của các hãng sản xuất xe hơi truyền thống là tận dụng kinh nghiệm với chuỗi cung ứng và dây chuyền sản xuất hàng loạt để tạo ra những chiếc xe điện một cách tiết kiệm nhất.