Pin lithium-air 2.000 km của CATL: Tiềm năng và thực tế

Công nghệ pin lithium-air đang thu hút sự chú ý trong ngành công nghiệp ô tô nhờ mật độ năng lượng lý thuyết vượt trội, hứa hẹn giúp xe điện di chuyển tới 2.000 km mỗi lần sạc. Tuy nhiên, khoảng cách giữa kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và việc ứng dụng thực tế trên xe thương mại vẫn còn rất xa.

Tiềm năng lý thuyết và định hướng của CATL

Thông tin về việc nghiên cứu loại pin này xuất phát từ phát biểu của ông Wu Kai, nhà khoa học trưởng của CATL, tại Diễn đàn Equipment Powerhouse 2026. Ông xác nhận pin lithium-air nằm trong danh mục nghiên cứu dài hạn của hãng. Mặc dù vậy, trong chiến lược phát triển trước mắt, CATL vẫn ưu tiên thương mại hóa pin natri-ion và pin thể rắn hoàn toàn. Hiện tại, hãng chưa đưa ra bất kỳ mốc thời gian cụ thể nào cho việc thương mại hóa pin lithium-air hay sản xuất xe điện đạt tầm vận hành 2.000 km.

Về mặt thông số, pin lithium-air được cho là có mật độ năng lượng cao gấp năm lần pin thể rắn. Các tài liệu kỹ thuật ghi nhận mức năng lượng riêng lý thuyết của phản ứng này đạt khoảng 3.505 Wh/kg. Một số phương pháp tính toán không bao gồm khối lượng oxy tham gia thậm chí đưa ra con số gần 12.000 Wh/kg. Dù vậy, đây chỉ là giá trị của phản ứng điện hóa, hoàn toàn không phải thông số thực tế của một bộ pin ô tô hoàn chỉnh vốn bao gồm chất điện phân, linh kiện bảo vệ và các thiết bị phụ trợ.

Nguyên lý hoạt động của pin lithium-air

Khác với pin lithium-ion truyền thống lưu trữ lithium trong cả hai cực, pin lithium-air sử dụng điện cực âm bằng lithium kim loại và tận dụng oxy từ môi trường bên ngoài để tham gia phản ứng tại cực dương. Khi xả điện, lithium phản ứng với oxy tạo thành lithium peroxide bên trong cấu trúc xốp của điện cực dương. Quá trình sạc diễn ra theo chiều ngược lại để giải phóng oxy và đưa ion lithium trở về điện cực âm.

Việc sử dụng oxy tự nhiên từ không khí giúp loại bỏ nhu cầu lưu trữ toàn bộ chất phản ứng bên trong pin, tạo nền tảng cho mức năng lượng riêng rất cao. Dù vậy, cấu trúc này cũng làm nảy sinh nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp đòi hỏi các nhà sản xuất phải tìm lời giải trong suốt nhiều năm qua thông qua các công trình nghiên cứu tại nhiều trường đại học và viện hàn lâm lớn.

Những rào cản lớn khi ứng dụng trên ô tô điện

Trở ngại đầu tiên nằm ở hệ thống cung cấp không khí. Pin cần oxy để vận hành nhưng đồng thời phải ngăn chặn hơi nước và khí carbon dioxide xâm nhập để tránh các phản ứng phụ làm tắc nghẽn điện cực. Xe điện sử dụng loại pin này sẽ cần trang bị hệ thống lọc khí, kiểm soát độ ẩm và xử lý khí chuyên dụng, khiến trọng lượng xe tăng lên và tiêu thụ một phần đáng kể năng lượng từ pin.

Thách thức thứ hai là độ bền và hiệu suất sạc-xả. Quá trình phân hủy lithium peroxide trong lúc sạc có thể tạo ra các gốc oxy hoạt tính tấn công chất điện phân, làm giảm dung lượng và tuổi thọ pin. Điện cực lithium kim loại cũng dễ mất ổn định qua nhiều chu kỳ hoạt động. Cuối cùng, một bộ pin ô tô không chỉ cần mật độ năng lượng cao mà còn phải đáp ứng yêu cầu về công suất và thể tích để đảm bảo khả năng tăng tốc cũng như không gian bố trí dưới sàn xe.