Bí mật đằng sau mục tiêu nhằm bán ra 20 triệu xe Tesla mỗi năm của Elon Musk vào năm 2030 nằm ở kỹ thuật sản xuất pin mới mẽ của họ.
Tin tốt là bằng cách sử dụng các cục pin lớn hơn và một quy tŕnh mới để làm khô các điện cực, Tesla có thể giảm đi một nửa chi phí của pin loại xe Model Y, tiết kiệm hơn 8% giá bán khởi điểm xe điện tại Mỹ, các chuyên gia pin có liên quan với công ty cho biết. Tin xấu là điều này mới chỉ đi được một nửa chặng đường, theo 12 chuyên gia thân cận với Tesla hoặc quen thuộc với kỹ thuất mới này của Tesla.
Đó là v́ kỹ thuật phủ khô được sử dụng để sản xuất các cục lớn hơn trong loại pin 4680 của Tesla quá mới và chưa được chứng minh đầy đủ, công ty này đang gặp khó khăn trong việc mở rộng quy mô sản xuất để có thể tiết kiệm được chi phí lớn, các chuyên gia nói với Reuters.
Một trong những chuyên gia thân cận của Tesla cho biết:
"Tesla chưa sẵn sàng để sản xuất pin hàng loạt".
Tuy nhiên, lợi ích mà Tesla đă đạt được trong việc cắt giảm chi phí sản xuất pin trong 2 năm qua có thể giúp gia tăng lợi nhuận và vươn lên dẫn đầu so với hầu hết đối thủ xe điện (EV) khác.
Những sự cải tiến như hứa hẹn từ Elon Musk về chi phí pin và hiệu suất được giới đầu tư đánh giá là rất quan trọng với nhiệm vụ của Tesla trong việc mở ra kỷ nguyên mà hăng này có thể bán một chiếc xe điện trị giá 25,000 USD để thu lợi nhuận cũng như có cơ hội tốt hơn để đạt được mục tiêu vào năm 2030.
Hệ thống pin là yếu tố chủ yếu đắt nhất trong hầu hết loại xe điện, v́ vậy việc sản xuất các loại pin dạt hiệu suất cao, chi phí thấp hơn là ch́a khóa để sản xuất ra những chiếc xe hơi điện có giá phải chăng để sánh ngang với các loại xe hơi chạy xăng về giá cả.
Tesla là một trong số ít các hăng xe lớn sản xuất pin xe điện của riêng ḿnh. Bằng cách sản xuất cục pin Model Y tại các nhà máy ở Mỹ, chiếc SUV này sẽ vẫn hội đủ điều kiện để nhận các khoản tín dụng giảm thuế của Mỹ trong khi nhiều xe điện đối thủ khác bị loại ra do có nhiều phụ kiện lắp ráp bên ngoài nước Mỹ.
Trong số 12 chuyên gia về pin mà
Reuters đă nói chuyện, 9 người có liên quan mật thiết với Tesla và 3 trong số đó đă kiểm tra kỹ thuật sản xuất pin mới lẫn cũ của Tesla từ trong ra ngoài.
Tesla đă không trả lời khi được lời đề nghị b́nh luận về câu chuyện trên.
Không thể nhanh như Elon Musk mong đợi
Các nguồn tin dự đoán rằng, Tesla sẽ gặp nhiều khó khăn để thực hiện đầy đủ quy tŕnh sản xuất sơn phủ khô pin mới trước cuối năm nay và có lẽ phải chờ đến qua năm 2023.
Stan Whittingham, người đồng phát minh ra pin lithium-ion và là người đă đoạt giải Nobel năm 2019, tin rằng, giám đốc điều hành Tesla ông Elon Musk đă quá lạc quan về khung thời gian nhằm thương mại hóa kỹ thuật mới mẽ này.
"Tôi nghĩ ông ta sẽ giải quyết được nó, nhưng điều đó sẽ không nhanh như ông ấy mong muốn. Sẽ mất nhiều một thời gian để kiểm tra để trở thành hiện thực", Stan Whittingham nói.
Vào tháng 8 vừa qua, ông Elon Musk nói với các cổ đông rằng Tesla sẽ sản xuất một số lượng lớn pin 4680 vào cuối năm 2022 này.
Theo các chuyên gia, cho đến nay Tesla chỉ có thể cắt giảm chi phí pin của xe điện Model Y từ 2.000 đến 3.000 USD/chiếc, chỉ bằng khoảng một nửa số tiền tiết kiệm được mà Tesla lên kế hoạch cho loại pin 4680 mà hăng đă công bố cách đây 2 năm. Thế nhưng, những khoản tiết kiệm đó chủ yếu đến từ việc thiết kế của cục pin 4680 mới, lớn hơn so với loại pin 2170 hiện tại của Tesla.
Thế nhưng, trọng tâm việc làm giảm chi phí là nằm ở kỹ thuật sơn phủ khô, mà ông Elon Musk đă mô tả là mang tính dột phá nhưng sẽ rất khó thực hiện. Theo các nguồn tin thông thạo, điều này sẽ chỉ mang lại một nửa trong số tiền 5.500 USD tiết kiệm được mà Tesla hi vọng, bằng cách cắt giảm chi phí sản xuất và chi tiêu vốn một lần.
Tesla đă có được bí quyết này vào năm 2019 khi chi trả hơn 200 triệu USD cho
Maxwell Technologies, một công ty sản xuất ở thành phố San Diego, California (Mỹ) chế tạo ra siêu tụ điện, dự trữ năng lượng cho các thiết bị cần phát điện nhanh, chẳng hạn như đèn flash máy ảnh.
Dựa trên kỹ thuật của
Maxwell Technologies, Tesla đă bắt đầu cho sản xuất loại pin khô 4680 trong năm nay, lần đầu tiên trong cuộc thử nghiệm gần nhà máy ở thành phố Fremont, tiểu bang California, Mỹ và gần đây nhất là tại trụ sở toàn cầu mới ở thành phố Austin, tiểu bang Texas.
Ông Kazuo Tadanobu, giám đốc điều hành đơn vị sản xuất pin của Panasonic, cầm một nguyên mẫu cục pin 4680 (trái) bên cạnh loại pin 2170 hiện tại được cung cấp cho Tesla Inc. trong một cuộc họp báo ở Tokyo, Nhật Bản (Ảnh: Reuters)
Kích thước pin 4680 mới của Tesla trong một h́nh ảnh từ buổi giới thiệu năm 2020 của Tesla với các cổ đông. Cục pin mới lớn hơn gấp 5,5 lần so với pin 2170 và được thiết kế để dự trữ năng lượng gấp 5 lần trong khi mang lại phạm vi lái xe xa hơn hơn 16% (Ảnh: Reuters)
Loại pin tốt nhất trong ngành xe hơi điện
Kỹ thuật mói này cho phép Tesla loại bỏ quy tŕnh sơn ướt cũ, phức tạp và tốn kém nhiều hơn. Sở dĩ phải tốn phí cao v́ kỹ thuật này cần đến một số lượng đáng kể về điện, máy móc, không gian nhà xưởng, thời gian và một lực lượng nhân công lớn.
Để phủ các điện cực trong quy tŕnh chế biến ướt, các công ty sản xuất pin trộn vật liệu với dung môi được kết dính độc hại. Sau khi được phủ, các điện cực sẽ được làm khô trong các ḷ lớn, với các dung môi độc hại bay hơi trong quá tŕnh này được thu hồi, xử lư và tái chế, tất cả điều này đều làm tăng thêm các phí tổn.
Với kỹ thuật mới, các điện cực được phủ bằng các chất kết dính khác nhau và ít sử dụng chất lỏng, v́ vậy chúng không cần phải xấy khô. Điều đó có nghĩa là chi phí sẽ rẻ hơn, sản xuất nhanh hơn và cũng ít gây hại đến môi trường hơn.
Do tính cách đơn giản của kỹ thuật khô này, quy tŕnh này cho phép Tesla cắt giảm mức chi phí xuống đến 1/3, cắt giảm cả diện tích nhà máy và mức tiêu thụ năng lượng cũng xuống thấp, chỉ c̣n 1/10 so với việc chế biến ướt, Tesla cho biết.
Tuy nhiên, công ty đă gặp nhiều khó khăn trong việc thương mại hóa quy tŕnh này.
Maxwell Technologies đă nghiên cứu quy tŕnh phủ sơn khô cho siêu tụ điện, nhưng các thách thức về các điện cực phủ cho pin ô tô điện là diện tích phải lớn và dày hơn nhiều. Điều này khiến cho việc phủ chúng với chất lượng đồng nhất ở tốc độ sản xuất hàng loạt là rất khó.
"Họ có thể sản xuất với số lượng pin nhỏ, nhưng khi bắt đầu sản xuất với số lượng lớn, Tesla sẽ gặp nhiều trở ngại", một trong những nguồn tin thân cận với Tesla nói với [U]
Reuters.
Nguồn tin cho biết năng suất sản xuất thấp đến mức tất cả các khoản tiết kiệm chi phí dự kiến từ quy tŕnh mới đă bị cắt mất.
Theo các nguồn tin, nếu tất cả các hiệu quả tiềm năng từ lớp phủ sơn khô và các cục pin lớn hơn, chi phí sản xuất cho bộ pin 4680 của Model Y sẽ giảm xuống c̣n 5,000 USD đến 5,500 USD, gần bằng một nửa so với chi phí chế tạo ra bộ pin 2170.
Tuy nhiên, chi phí về vật liệu và năng lượng khi tăng cao sẽ gây ra rủi ro cho những dự báo đó. Tesla vẫn chưa thể cải thiện đáng kể mật độ năng lượng của pin mới hoặc lhiệu xuất tốt mà nó sẽ mang lại, như ông Elon Musk đă hứa hẹn.
Song bất chấp những yếu tố đó, mức tiết kiệm mà Tesla dự kiến đạt được sẽ khiến cho loại pin 4680 trở thành
"loại pin tốt nhất trong ngành xe điện" ở tương lai gần, theo một nguồn tin cho biết.
Các chuyên gia cho biết, phần lớn chi phí tiết kiệm được từ 2,000 đến 3,000 USD đạt được với loại pin 4680 cho đến nay là do các sự cải tiến khác và việc sử dụng các cục pin lớn hơn đă được chứng minh là đặc biệt có hiệu quả.
Cục pin 4680 có kích thước gấp 5,5 lần so với pin 2170 theo thể tích. Các cục pin h́nh trụ cũ hơn có đường kính 21 mm và chiều cao 70 mm. Cục pin 4680 có đường kính 46 mm và cao đến 80 mm.
Với kỹ thuật cũ, Tesla sẽ cần khoảng 4.400 cục pin để cung cấp năng lượng cho Model Y và có 17.600 điểm cần được hàn, 4 điểm trên mỗi cục, để tạo ra một bộ có thể kết hợp vào xe điện, các nguồn tin cho biết.
Nhưng với bộ pin 4680 chỉ cần sử dụng có 830 cục và Tesla đă thay đổi thiết kế để chỉ có hai điểm hàn trên mỗi cục, cắt giảm điểm hàn xuống c̣n 1,660 và tiết kiệm được chi phí đáng kể.
Thiết kế đơn giản hơn cũng đồng nghĩa có ít đầu nối và các thành phần khác hơn, cho phép Tesla tiết kiệm hơn nữa chi phí sản xuất và thời gian hoạt động của máy móc.
Một nguồn hiệu quả khác là vỏ ngoài cứng hơn rất nhiều của cục pin lớn hơn. Tesla hiện có thể liên kết các cục pin với nhau bằng chất kết dính thành một bộ cứng giống 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 cục pin thành các module lớn hơn, sau đó được lắp vào bộ pin truyền thống.
Bằng cách chuyển sang thiết kế mới này, Tesla có thể giảm mức trọng lượng của bộ pin 1.200 pound (1 pound = 0.45359237 kg) truyền thống từ 55 pound trở lên, tiết kiệm khoảng 500 đến 600 USD cho mỗi bộ. Thế nhưng, việc thành thạo kỹ thuật phủ sơn khô vẫn là thứ đang được theo đuổi.
Một nguồn tin cho biết:
"Việc tăng mức hiệu quả hoạt động của pin đă giúp ích rất nhiều trong việc gia 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 triển khai thành công quy tŕnh phủ sơn khô trong nhà máy được hay không?".
Games
