CATL: pin thể rắn toàn phần có thể sản xuất loạt nhỏ năm 2027, có gì hơn pin lithium-ion?

CATL , nhà sản xuất pin xe điện lớn nhất thế giới, cho biết pin thể rắn toàn phần (all-solid-state) của hãng có thể bắt đầu sản xuất loạt nhỏ vào năm 2027. Theo trang công nghệ ITHome và Yicai, CATL đưa ra thông tin này tối 27/10/2026 khi trả lời nhà đầu tư trên nền tảng hỏi đáp dành cho nhà đầu tư. Nguyên văn, hãng nói đang "tiếp tục đầu tư kiên định vào pin thể rắn toàn phần, công nghệ ở mức dẫn đầu ngành, năm 2027 có triển vọng đạt sản xuất loạt nhỏ". Hãng không nêu tháng cụ thể, sản lượng hay mẫu xe sẽ dùng loại pin này.

Theo China Securities Journal, câu hỏi của nhà đầu tư là về tiến độ dự án nghiên cứu pin thể rắn được Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin Trung Quốc (MIIT) tài trợ. Trong cùng đợt hỏi đáp, CATL cho biết khi các dây chuyền mới lần lượt hoạt động trong năm nay, tình trạng thiếu công suất đã dịu bớt, nhưng nhu cầu vẫn tăng nên hiệu suất sử dụng công suất thời gian tới vẫn ở mức cao, "duy trì trạng thái khá lành mạnh".

Pin thể rắn toàn phần khác với pin "bán rắn" đang có trên một số xe điện Trung Quốc. Theo Electrek, pin bán rắn vẫn chứa chất điện phân lỏng hoặc gel, chỉ ít hơn. Loại CATL nhắm tới bỏ hẳn chất lỏng, khác các bộ pin lithium-ion thương mại như bộ pin CATL trưng bày tại Triển lãm Ô tô Bắc Kinh tháng 4/2026 trong ảnh.

CATL đã nói gì về pin thể rắn trước đây

Mốc 2027 không mới. Tại hội chợ pin CIBF ở Trùng Khánh ngày 28/4/2024, nhà khoa học trưởng của CATL là Ngô Khải (Wu Kai) cho biết, trên thang 1-9 về độ chín công nghệ và sản xuất, dự án pin thể rắn toàn phần của hãng đang ở mức 4 và nhắm mức 7-8 vào năm 2027. Đến lúc đó CATL có thể sản xuất loạt nhỏ, còn sản xuất lớn vẫn vướng chi phí, theo CnEVPost và TechNode. CATL chọn hướng chất điện phân sunfua và đến cuối năm 2024 đã có hơn 1.000 người trong đội ngũ nghiên cứu pin thể rắn.

Tháng 6/2026, tại Diễn đàn Davos mùa hè ở Đại Liên, Chủ tịch CATL Tăng Dục Quần (Robin Zeng) nói nếu chia lộ trình công nghệ pin thể rắn thành 9 cấp thì hiện mới đến cấp 4, còn cấp 9 là "có thể sản xuất hàng loạt". Theo NBD, cấp 4 nghĩa là mới kiểm chứng nguyên lý trên mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm. Ông cho rằng ngoài công nghệ còn có lộ trình sản phẩm, tức nguồn cung, độ tin cậy và an toàn có đạt yêu cầu không, và lộ trình thương mại, tức thị trường có chấp nhận và mua nhiều không. Theo CnEVPost, ông từng nói pin thể rắn khó lên hàng triệu xe trước năm 2030 vì "để đạt mức hàng triệu, xe phải đủ rẻ".

Tháng 9/2026, bảy bộ ngành Trung Quốc ban hành quy hoạch ngành pin kiểu mới giai đoạn 2026-2030. Theo ITHome, mục tiêu đến năm 2030 là pin thể rắn toàn phần bước đầu được ứng dụng quy mô lớn và pin lithium tuổi thọ dài đạt 15.000 chu kỳ. Các đối thủ cũng chạy cùng mốc: theo electrive, BYD nhắm sản xuất thử pin thể rắn quy mô nhỏ năm 2027, còn Toyota nhắm thương mại hóa trong giai đoạn 2027-2028.

Mật độ năng lượng cao hơn, pack pin gọn hơn

Một viên pin lithium-ion gồm cực dương, cực âm, màng ngăn và chất điện phân, trong đó chỉ chất điện phân ở dạng lỏng. Theo Samsung SDI, ở pin thể rắn, lớp điện phân rắn kiêm luôn vai trò màng ngăn nên có thể bỏ màng ngăn. Hãng còn dùng công nghệ không cực âm (anode-less) để thu nhỏ phần cực âm, lấy chỗ nhét thêm vật liệu cực dương, đạt 900 Wh/L, cao hơn 40% so với pin lăng trụ đang sản xuất hàng loạt. Trên cùng một chiếc xe, pin này giúp tiết kiệm không gian và giảm trọng lượng.

Ông Ngô Khải từng nói pin lithium-ion lỏng hiện đạt khoảng 350 Wh/kg và khó tăng thêm, còn pin thể rắn được kỳ vọng đạt tới 500 Wh/kg, theo TechNode. Viện Faraday (Anh) cho biết chất điện phân rắn có thể cho phép dùng cực âm lithium kim loại, mở ra bước nhảy lớn về mật độ năng lượng. Dễ hình dung, cùng một khối pin dưới sàn, xe có thể đi xa hơn, hoặc giữ nguyên quãng đường với bộ pin nhỏ và nhẹ hơn.

An toàn hơn khi không còn chất lỏng dễ cháy

Theo IEA, chất điện phân của pin lithium-ion là dung dịch dung môi hữu cơ dễ cháy và muối lithium. Samsung SDI cho biết chính chất lỏng này khiến pin có nguy cơ bắt lửa khi bị va đập, còn pin thể rắn có rủi ro rất thấp. Viện Faraday cũng khẳng định chất điện phân rắn không cháy. Khi một cell quá nhiệt hoặc chập, dung môi lỏng có thể bay hơi và cháy, tiếp thêm nhiên liệu cho hiện tượng thoát nhiệt. Dù vậy, IEA lưu ý ưu điểm an toàn này chủ yếu đến từ các thiết kế rắn toàn phần, vốn còn ở giai đoạn nguyên mẫu và chưa được chứng minh trong sử dụng thực tế.

Sạc nhanh, bền và chịu nhiệt tốt hơn

Theo Tổng giám đốc Toyota Koji Sato, chất điện phân rắn cho phép ion di chuyển nhanh hơn, giúp rút ngắn thời gian sạc, tăng quãng đường và công suất. Ông cũng cho biết pin thể rắn chịu tốt thay đổi nhiệt độ, nhiệt độ cao và điện áp cao. Toyota đặt mục tiêu sạc nhanh từ 10% lên 80% trong 10 phút hoặc ít hơn, so với mục tiêu 20 phút của pin lỏng hiệu năng cao thế hệ mới của hãng.

Về độ bền, tháng 1/2024, PowerCo, công ty pin của Volkswagen, xác nhận cell pin thể rắn của QuantumScape đã vượt 1.000 chu kỳ sạc mà vẫn giữ 95% dung lượng. Với xe có quãng đường WLTP 500-600 km, Volkswagen tính con số này tương đương hơn nửa triệu km. Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt phụ thuộc vật liệu: theo IEA, pin dùng chất điện phân polymer phải hoạt động ở khoảng 60-90°C.

Thách thức và lý do bắt đầu từ loạt nhỏ

Theo Viện Faraday, chất điện phân polymer dễ gia công nhưng dẫn ion kém ở nhiệt độ phòng. Oxide an toàn, ổn định nhưng cứng và cần gia công ở nhiệt độ cao tốn kém. Sunfua dẫn ion ngang chất lỏng ở nhiệt độ phòng và mềm như bột nhão, nhưng dễ phản ứng với điện cực và sinh khí độc H2S khi gặp hơi ẩm. CATL, Toyota và Idemitsu đều chọn sunfua. Toyota cho biết loại này mềm, bám dính tốt nên hợp sản xuất hàng loạt, còn Idemitsu sản xuất lithium sunfua, nguyên liệu của chất điện phân, từ phụ phẩm lọc dầu.

Khó nhất là giao diện giữa các lớp rắn. Chất lỏng thấm vào mọi kẽ hở, còn hai lớp rắn chỉ chạm nhau ở bề mặt. Theo Toyota, sạc xả lặp lại làm nứt chỗ tiếp giáp giữa điện cực và chất điện phân, khiến hiệu năng giảm. Ông Ngô Khải cũng liệt kê giao diện rắn-rắn, cực âm lithium kim loại và quy trình sản xuất là các thách thức còn lại. IEA cho biết pin thể rắn toàn phần sản xuất phức tạp và tốn kém hơn, còn tích hợp vào pack khó hơn vì cần ép pin với áp lực cao.

Vì vậy, chi phí ban đầu sẽ cao. IEA dự báo pin thể rắn chủ yếu nằm ở phân khúc cao cấp đến nửa đầu thập niên 2030, trong khi robot, kể cả robot hình người, có thể là nguồn nhu cầu sớm. Theo NBD, ông Tăng Dục Quần cho rằng nếu chỉ làm được loạt nhỏ và bán ít thì khó biện minh cho đầu tư quy mô lớn.

Nguồn: IT之家 , Yicai , China Securities Journal , CnEVPost , NBD , Electrek , TechNode , electrive , IEA , Faraday Institution , Samsung SDI , Toyota , Volkswagen Group