Công nghệ đặc biệt giúp Elon Musk tự tin với mục tiêu bán 20 triệu xe điện/năm vào năm 2030

Bí mật đằng sau mục tiêu bán được 20 triệu chiếc Tesla mỗi năm của Elon Musk vào năm 2030 nằm ở công nghệ pin tiên tiến của họ, theo Reuters.

Bằng cách sử dụng các cell pin lớn hơn và một quy trình mới để làm khô các điện cực, Tesla có thể giảm một nửa chi phí của pin cho Model Y, qua đó giúp giá khởi điểm cho các mẫu xe này ở Mỹ giảm 8%, theo nguồn tin từ các chuyên gia.

Tuy nhiên, hành trình này mới chỉ đi được một nửa chặng đường. Lý do là vì kỹ thuật phủ khô được sử dụng để sản xuất các cell pin lớn hơn trong pin 4680 của Tesla quá mới và chưa chứng minh được hiệu quả. Theo Reuters, công ty của tỷ phú Elon Musk đang gặp khó khăn trong việc vừa mở rộng quy mô sản xuất, vừa tiết kiệm được các khoản phí lớn.

"Họ chỉ chưa sẵn sàng để sản xuất hàng loạt", một trong những chuyên gia thân cận với Tesla cho biết. Dù vậy, lợi ích mà Tesla đã đạt được trong việc cắt giảm chi phí sản xuất pin trong hai năm qua có thể giúp công ty tăng lợi nhuận và vươn lên dẫn đầu so với hầu hết đối thủ trên thị trường xe điện.

Những cải tiến như hứa hẹn của Musk về chi phí pin và hiệu suất được các nhà đầu tư coi là điều quan trọng đối với nhiệm vụ của Tesla trong việc mở ra kỷ nguyên mà hãng có thể bán một chiếc xe điện trị giá 25.000 USD để thu lợi nhuận. Tesla đang có nhiều cơ hội để làm điều đó vào năm 2030.

Pin thường là bộ phận đắt nhất trên các loại xe điện, vì vậy việc sản xuất các gói pin hiệu suất cao, chi phí thấp hơn là chìa khóa để sản xuất ra những chiếc xe điện giá cả phải chăng có thể sánh ngang với các dòng xe xăng.

Tesla là một trong số ít nhà sản xuất ô tô điện tự sản xuất pin. Bằng cách sản xuất các cell pin cho Model Y tại các nhà máy ở Mỹ, chiếc xe điện này vẫn sẽ đủ điều kiện để nhận các khoản tín dụng liên quan đến thuế của chính phủ Mỹ trong khi nhiều đối thủ khác không nhận được điều này.

Elon Musk có thể tính toán sai thời gian

Các nguồn tin dự đoán rằng Tesla sẽ khó thực hiện đầy đủ quy trình sản xuất lớp phủ khô mới trước cuối năm nay và điều này có lẽ phải chờ đến năm 2023.

Stan Whittingham, nhà đồng phát minh ra pin lithium-ion và là người đoạt giải Nobel năm 2019, tin rằng Giám đốc điều hành Tesla Elon Musk đã quá lạc quan về khung thời gian thương mại hóa kỹ thuật mới này. "Tôi nghĩ ông ấy sẽ giải quyết được vấn đề này, nhưng quá trình sẽ không nhanh như dự kiến của Elon Musk. Sẽ cần một khoảng thời gian nhất định để kiểm chứng sự hiệu quả", anh ấy nói.

Vào tháng 8, Musk đã nói với các cổ đông rằng Tesla sẽ sản xuất số lượng lớn cell pin 4680 vào cuối năm 2022. Theo các chuyên gia, Tesla chỉ có thể cắt giảm chi phí pin của Model Y từ 2.000 đến 3.000 USD trong năm nay, bằng khoảng một nửa so với tính toán cách đây hai năm của công ty.

Những khoản tiết kiệm đó chủ yếu đến từ thiết kế mới của cell pin 4680, lớn hơn so với cell pin 2170 hiện tại của Tesla. Tuy nhiên, chìa khóa để Tesla tiết giảm chi phí là công nghệ sơn khô, thứ mà Elon Musk đã mô tả là mang tính cách mạng nhưng rất khó thực hiện.

Tesla đã có được bí quyết cho công nghệ này vào năm 2019 khi trả hơn 200 triệu USD cho Maxwell Technologies, một công ty ở San Diego sản xuất siêu tụ điện, dự trữ năng lượng cho các thiết bị cần phát điện nhanh, chẳng hạn như đèn flash máy ảnh.

Dựa trên công nghệ của Maxwell, Tesla đã bắt đầu sản xuất cell pin 4680 trong năm nay, lần đầu tiên trong một cuộc thử nghiệm gần nhà máy ở Fremont, California và gần đây là tại trụ sở toàn cầu mới ở Austin, Texas.

Công nghệ mới có thể giúp cell pin của Tesla trở thành loại pin tốt nhất ngành xe điện

Công nghệ mới cho phép Tesla loại bỏ quy trình sơn ướt cũ hơn, phức tạp hơn và tốn kém hơn. Quá trình này đắt đỏ vì nó cần một lượng đáng kể điện, máy móc, không gian nhà xưởng, thời gian và một lực lượng lao động lớn.

Với công nghệ mới, các điện cực được phủ bằng các chất kết dính khác nhau mà ít sử dụng chất lỏng, vì vậy chúng không cần phải làm khô. Điều đó có nghĩa là nó rẻ hơn, nhanh hơn và cũng ít gây hại cho môi trường hơn. Quy trình này cho phép Tesla cắt giảm chi tiêu vốn xuống khoảng 1/3 và cắt giảm cả diện tích của một nhà máy cũng như mức tiêu thụ năng lượng của xuống còn 1/10 so với quy trình cũ.

Tuy nhiên, công ty đã gặp khó khăn trong việc thương mại hóa quy trình này, các nguồn tin cho biết. Maxwell đã phát triển quy trình phủ khô cho siêu tụ điện, nhưng thách thức với các điện cực phủ cho pin xe điện là chúng lớn và dày hơn, điều này khiến cho việc phủ chúng với chất lượng đồng nhất ở tốc độ sản xuất hàng loạt là rất khó.

Theo các nguồn tin, nếu tất cả các hiệu quả tiềm năng từ lớp phủ khô và các tế bào lớn hơn, chi phí sản xuất cho bộ pin 4680 trên Model Y sẽ giảm xuống còn 5.000 USD đến 5.500 USD, gần bằng một nửa chi phí của bộ pin 2170.

Tuy nhiên, chi phí vật liệu và năng lượng tăng cao gây ra rủi ro cho những dự báo đó và Tesla vẫn chưa thể cải thiện đáng kể mật độ năng lượng của cell pin như những gì Elon Musk đã hứa. Dù vậy, bất chấp những yếu tố đó, mức tiết kiệm mà Tesla dự kiến ​ đạt được sẽ khiến cell pin 4680 trở thành "loại pin tốt nhất trong ngành pin xe điện" trong tương lai gần.

Thương mại hóa vẫn là chìa khóa

Các chuyên gia cho biết, phần lớn chi phí tiết kiệm được với cell pin 4680 cho đến nay là do các cải tiến khác và việc sử dụng các tế bào lớn hơn đã được chứng minh là đặc biệt hiệu quả.

Với công nghệ cũ, Tesla cần khoảng 4.400 tế bào để cung cấp năng lượng cho Model Y và có 17.600 điểm cần được hàn để tạo ra một gói có thể tích hợp vào xe. Trong khi đó, bộ pin 4680 chỉ cần 830 tế bào và Tesla đã thay đổi thiết kế để chỉ có hai điểm hàn trên mỗi ô, cắt giảm điểm hàn xuống còn 1.660 điểm và tiết kiệm chi phí đáng kể.

Thiết kế đơn giản hơn cũng có nghĩa là có ít đầu nối và các thành phần khác hơn, điều này đã cho phép Tesla tiết kiệm cả chi phí lao động và thời gian sử dụng máy móc.

Một điểm khác biệt nữa là các cell pin lớn có vỏ ngoài cứng hơn nhiều. Tesla hiện có thể liên kết các tế bào với nhau bằng chất kết dính, được miêu tả giống như những tổ ong, sau đó được kết nối trực tiếp với cấu trúc bên trong của Model Y. Điều này giúp loại bỏ bước trung gian là gộp các tế bào thành các mô-đun lớn hơn, sau đó được lắp vào bộ pin truyền thống.

Bằng cách chuyển sang thiết kế "cell pin cho xe" này, Tesla có thể giảm trọng lượng của các gói pin truyền thống (1.200 pound) từ 55 pound trở lên, qua đó tiết kiệm khoảng 500 - 600 USD cho mỗi gói.

Dù vậy, sau tất cả, việc có thể thành thạo kỹ thuật phủ khô cũng như thương mại hóa được quá trình này vẫn là điều quan trọng nhất. Một nguồn tin cho biết: “Việc tăng hiệu quả hoạt động của pin đã giúp ích rất nhiều trong việc tăng hiệu suất, nhưng việc tiết kiệm 50% chi phí cho toàn bộ pin lại là một vấn đề khác. Điều đó sẽ phụ thuộc vào việc Tesla có thể triển khai thành công quy trình sơn khô trong nhà máy hay không".