So sánh giá trị thiệt hơn giữa động cơ đốt trong và cụm pin xe điện

Cụm pin là thành phần đắt giá nhất trong một chiếc xe điện hiện đại

Trong những phân tích gần đây về công nghệ xe điện, Autoevolution đã xem xét mối tương quan giữa khả năng sửa chữa và độ bền của cụm pin, đồng thời so sánh giữa xe điện chạy pin (BEV) và xe sử dụng động cơ đốt trong (ICE). Theo trang web này, cụm pin giữ vai trò như “trái tim” của một chiếc BEV, tương tự như vai trò của động cơ trong xe truyền thống, khi cả hai đều là thành phần quan trọng và đắt giá nhất trong phương tiện mà chúng vận hành.

Sự khác biệt cơ bản giữa hai bộ phận này nằm ở chức năng hoạt động. Trong khi động cơ đốt trong chuyển hóa năng lượng hóa học thành chuyển động cơ học, cụm pin của xe điện chủ yếu đóng vai trò lưu trữ năng lượng. Nó thực hiện điều đó bằng cách biến đổi điện năng thành phản ứng hóa học, rồi đảo ngược quá trình này để cung cấp năng lượng cho mô-tơ điện. Mức tổn hao năng lượng trong quá trình này là không đáng kể, nhưng sự khác biệt giữa cơ học và hóa học lại quyết định bản chất rất khác nhau của hai hệ thống.

Động cơ đốt trong là linh kiện tiêu tốn chi phí nhất ở xe truyền thống

Nếu như động cơ đốt trong phụ thuộc vào hàng loạt chi tiết cơ khí, thì cụm pin lại dựa vào sự ổn định của các thành phần hóa học, điều khiến nó dễ bị suy giảm hơn. Autoevolution chỉ ra rằng, một động cơ có thể nằm im nhiều năm nhưng vẫn hoạt động trở lại nếu thay thế các chi tiết hao mòn như dây cu-roa, ống dẫn hoặc gioăng cao su. Ngược lại, một cụm pin không được sạc trong vài tháng có thể bị hư hại nghiêm trọng do thành phần hóa học bên trong thoái hóa, khiến nó chỉ còn giá trị để tái chế.

Vấn đề chi phí càng làm nổi bật sự khác biệt này. Việc thay thế động cơ trên một chiếc xe cũ thường bị cho là không kinh tế vì chi phí có thể cao hơn giá trị của xe. Tương tự, cụm pin xe điện cũng đối mặt với bài toán chi phí giống vậy. Tuy nhiên, trong khi động cơ có thể được phục chế hoặc thay bằng động cơ cũ với chi phí thấp hơn nếu phần thân chính không hỏng, cụm pin lại không có sự linh hoạt đó vì không được thiết kế để thay thế từng phần.

Phần lớn các cụm pin hiện đại gồm hàng nghìn tế bào pin nhỏ được ghép thành các mô-đun, rồi lắp ráp thành toàn bộ khối pin. Một số thiết kế mới loại bỏ mô-đun trung gian, áp dụng cấu trúc “cell-to-pack” (CTP) hoặc “cell-to-body” (CTB). Các phương pháp này giúp tăng mật độ năng lượng và tính liền khối, nhưng đồng thời khiến việc sửa chữa trở nên thử thách hơn nữa.

Cấu tạo của một cụm pin xe điện tiêu chuẩn

Bên cạnh đó, Autoevolution cũng nhấn mạnh một quan niệm sai lầm phổ biến đang được thúc đẩy bởi không ít nhà sản xuất ô tô rằng: Cụm pin có thể tồn tại suốt vòng đời của xe điện. Thực tế, điều này chỉ đúng nếu người tiêu dùng chỉ định sử dụng xe trong 15 năm. Nguyên nhân đơn giản vì loại pin lithium sắt phốt phát (LFP) bền nhất của CATL cũng chỉ có tuổi thọ khoảng 15 năm, trong khi pin nickel manganese cobalt (NMC) thường xuống cấp nhanh hơn.

Nếu các nhà sản xuất thực sự ưu tiên khả năng sửa chữa và độ bền, họ sẽ không thể áp dụng cấu trúc tích hợp CTP hoặc CTB. Minh chứng đối với mẫu bán tải điện Cybertruck, Tesla đã phát triển cụm pin 4680 cell được dán kín hoàn toàn. Nếu một tế bào hỏng, toàn bộ cụm pin sẽ không thể sửa chữa và phải đem đi tái chế.

Ngay cả với những cụm pin vẫn sử dụng mô-đun trung gian, nhiều xưởng sửa chữa độc lập cho biết rằng việc thay mô-đun riêng lẻ có thể gây mất cân bằng điện và phá hủy toàn bộ hệ thống. Mặc dù một số hãng xe điện và nhà sản xuất pin khẳng định có thể thay thế từng phần, nhưng trên thực tế, khách hàng thường chỉ có hai lựa chọn: trả phí sửa cao tại đại lý chính hãng hoặc chấp nhận thay toàn bộ bằng cụm pin tái sản xuất với giá còn đắt hơn.

Sự khác biệt giữa công nghệ đóng gói cụm pin

Một số nhà sản xuất pin đang tìm cách cải thiện vấn đề này thông qua mạng lưới bảo dưỡng chuyên biệt. Ví dụ CATL đã thành lập mạng lưới NING Service để phục vụ sửa chữa và thay thế pin tại một số thị trường toàn cầu. Tuy nhiên, mạng lưới này vẫn còn hạn chế và chủ yếu dành cho xe sử dụng pin CATL Trung Quốc. Nhiều mẫu xe điện phổ biến khác như Hyundai dùng pin LG Energy Solution hoặc SK On, hay Tesla dùng pin Panasonic, đều không nằm trong phạm vi hỗ trợ.

Một yếu tố hạn chế khác khiến cụm pin không dễ sửa như động cơ đốt trong là tuổi thọ hóa học của pin. Ngay cả khi có thể thay một vài mô-đun, các mô-đun còn lại trong cụm có thể đã giảm đáng kể dung lượng. Autoevolution ví tình huống này như “đặt một quả táo tươi vào giỏ toàn táo sắp hỏng”.

Trên thực tế, cách duy nhất để khôi phục dung lượng ban đầu của xe điện là thay toàn bộ cụm pin mới. Cụm pin cũ có thể vẫn hoạt động, nhưng tuổi thọ còn lại sẽ ngắn hơn. Nếu giả sử tuổi thọ tối đa là 15 năm, thì một cụm pin đã sử dụng 5 năm chỉ còn khoảng 10 năm hữu dụng, và có thể ít hơn do hao mòn tự nhiên.

Sửa chữa cụm pin xe điện bị hỏng là vấn đề không đơn giản

Nói đơn giản, việc thay pin cũ bằng pin đã qua sử dụng giống như thay bình xăng vốn có bằng một bình nhỏ hơn hoặc bị rò rỉ, và chỉ có thể dùng trong thời hạn 15 năm. Hệ quả là thị trường xe cũ sẽ thay đổi đáng kể: khi xe điện chiếm ưu thế, số lượng xe qua sử dụng sẽ giảm, và người mua sẽ e ngại hơn khi chọn xe điện đã qua thời gian sử dụng vì lo ngại về tuổi thọ pin.

Theo dữ liệu mà Autoevolution trích dẫn, tuổi trung bình của xe tại Hy Lạp là 17,3 năm, còn tại Albania có tới 41% xe đã hơn 20 năm tuổi. Ở Mỹ Latin, con số này còn cao hơn. Nếu xe điện được phổ cập tại các khu vực này, tuổi thọ giới hạn của pin khoảng 15 năm sẽ tự động rút ngắn tuổi đời trung bình của đội xe, nhưng đồng thời sẽ khiến khả năng tiếp cận phương tiện cá nhân trở nên khó khăn hơn.

Chưa hết, số liệu từ Kelley Blue Book cho biết giá bán trung bình của một chiếc xe điện mới tại Mỹ vào tháng 9 là 58.124 USD. Cho dù xe có thể mất giá theo thời gian, nhưng nhiều người chắc sẽ cảm thấy băn khoăn tại sao một chiếc xe trị giá 60.000 USD chỉ còn 30.000 USD sau đôi ba năm sử dụng. Lý do là bởi chi phí thay thế cụm pin có thể cực đắt nếu không còn thời hạn bảo hành.

Nhiều chuyên gia nhận định xe động cơ đốt trong vẫn sẽ là lựa chọn ưu tiên của đa số người tiêu dùng

Dù phần lớn các nhà sản xuất xe đều cam kết bảo hành cụm pin ít nhất 8 năm, các thiệt hại do tai nạn lại không nằm trong phạm vi bảo hành. Một số công ty bảo hiểm tại Mỹ đã tăng phí đối với xe điện do chi phí sửa chữa và thay thế pin quá cao, khiến tổng chi phí sở hữu xe tăng đáng kể.

Tóm lại, việc mua xe điện đã qua sử dụng hiện nay giống như một canh bạc. Cụm pin có thể hoạt động tốt, hoặc cũng có thể hỏng bất ngờ với chi phí thay thế vượt quá giá trị còn lại của xe. Cho đến khi ngành công nghiệp ô tô thế giới phát triển được các loại pin vừa bền vừa dễ sửa chữa, nhiều người tiêu dùng vẫn sẽ ưu tiên xe động cơ đốt trong. Việc cấm hoàn toàn xe ICE khi chưa giải quyết được hạn chế của pin có thể gây tổn hại cho cả các nhà sản xuất lẫn người tiêu dùng, và đó chính là trọng tâm của cuộc tranh luận về tương lai của ngành ô tô.

Duy Thành