Tiên phong dùng pin 4680 khiến việc tăng sản lượng Cybertruck của Tesla gặp thách thức cực lớn

Tesla đã giao chiếc xe bán tải điện mạ thép không gỉ đầu tiên vào cuối tháng 11 và Giám đốc điều hành Elon Musk nói hồi tháng 10 rằng công ty có thể sẽ đạt tốc độ sản xuất hàng năm là 250.000 xe vào một thời điểm nào đó trong 2025.

Thế nhưng, Tesla vẫn còn lâu mới đạt được tốc độ sản xuất như vậy và một trong những rào cản chính là tốc độ có thể tạo ra pin 4680 được sử dụng trong Cybertruck với công nghệ phủ khô mới, 9 người quen thuộc với vấn đề này chia sẻ với Reuters.

Nhà máy Giga của Tesla ở bang Texas (Mỹ) đang sản xuất 4680 pin với tốc độ chỉ đủ để cung cấp năng lượng cho khoảng 24.000 chiếc Cybertruck mỗi năm, theo tính toán của Reuters dựa trên sự kết hợp giữa dữ liệu công khai và số liệu chưa được công bố do các nguồn cung cấp.

Khả năng tăng mạnh sản lượng pin bằng cách phủ khô điện cực, thay vì phương pháp phủ ướt chậm hơn và tốn kém hơn, là yếu tố quan trọng đằng sau dự báo của Tesla vào năm 2020 về việc giảm hơn một nửa chi phí pin, giảm đáng kể đầu tư và tạo ra nhà máy nhỏ hơn, xanh hơn.

9 người nói chuyện với Reuters cho biết Tesla vẫn chưa đạt được quy mô công nghiệp cần thiết để phủ khô điện cực cho pin 4680 đủ nhanh để đạt mục tiêu sản xuất. Việc phủ khô cực dương trong pin 4680 không có vấn đề gì nhưng Tesla đang gặp khó khăn với kỹ thuật tương tự với cực âm - thành phần đắt nhất trong pin.

Theo Yuan Gao - nhà tư vấn công nghệ pin, cực dương và cực âm phủ khô đã được chứng minh trong phòng thí nghiệm cũng như với các thiết bị lưu trữ năng lượng nhỏ hơn như siêu tụ điện và thậm chí một số pin nhỏ. “Nhưng cho đến nay, vẫn chưa có ai làm được điều đó với pin ô tô điện lớn ở quy mô lớn và tốc độ đủ cao. Tesla là công ty đầu tiên cố gắng thương mại hóa loại pin này”, Yuan Gao, người làm việc trong ngành này ba thập kỷ, bình luận.

Ông nói: “Thách thức là Tesla không chỉ phải mở rộng quy mô và tăng tốc quá trình mà còn phải phát triển thiết bị, công cụ của riêng mình. Ít nhất thì đó là điều đầy khó khăn”.

Tesla không trả lời các câu hỏi chi tiết từ Reuters về câu chuyện này.

“Giải mã được”

Theo ba nguồn tin, pin 4680 trong Cybertruck gồm khoảng 1.360 cell (viên pin) riêng lẻ. Điều đó đồng nghĩa Tesla sẽ cần sản xuất 340 triệu cell mỗi năm, hoặc gần 1 triệu cell mỗi ngày, để cung cấp cho 250.000 Cybertruck tham gia vào một thị trường nóng bỏng với các đối thủ như F-150 Lightning của Ford, R1T của Rivian và một chiếc Hummer chạy điện của General Motors.

Hiện tại, nhà máy của Tesla ở thành phố Austin (bang Texas) mất khoảng 16 tuần để sản xuất 10 triệu cell 4680, theo tính toán của Reuters dựa trên số liệu từ Tesla, được xác minh bởi ba nguồn tin.

Điều đó có nghĩa là 32,5 triệu cell mỗi năm, đủ cho chưa đến 24.000 chiếc Cybertruck và đó mới chỉ là nhu cầu cho dòng xe này.

Tesla còn muốn sử dụng pin 4680 để cung cấp năng lượng cho các phương tiện khác, đáng chú ý nhất là chiếc ô tô cỡ nhỏ trị giá 25.000 USD mà công ty đang nỗ lực tung ra thị trường vào giữa những năm 2020.

Tesla có năng lực tạo pin 4680 hạn chế ở thành phố Fremont (bang California, Mỹ) nhưng nhà máy của họ ở đó chủ yếu dành cho sản xuất thử nghiệm. Panasonic, một trong những nhà cung cấp pin lâu năm của Tesla, đang có kế hoạch xây dựng ít nhất hai nhà máy ở Mỹ nhưng mới chỉ động thổ cái đầu tiên.

2 trong số 9 nguồn tin Reuters tin rằng tiến trình mở rộng quy mô sản xuất pin 4680 của Tesla có thể sẽ thành công, đặc biệt là khi hãng đạt được sự ổn định với bí quyết sản xuất trên một dây chuyền sản xuất.

Họ cho biết Tesla đã tập trung vào việc thiết lập bí quyết vững chắc để sản xuất pin không có sai sót ngay từ lần đầu tiên. Đó là một quá trình tốn thời gian nhưng "khi bạn giải mã được và thiết lập sự ổn định, tốc độ sản xuất sẽ tăng đột biến", một trong số họ nói. Người này cho biết thêm: “Tốc độ sẽ tăng lên. Công nghệ phủ khô đang tạo ra nhiều tín hiệu tích cực”.

Drew Baglino, Giám đốc về pin của Tesla, nói vào tháng 10 rằng công ty đang sản xuất cell 4680 trên hai dây chuyền ở Austin và có kế hoạch lắp đặt tổng cộng 8 dây chuyền ở đó trong hai giai đoạn, với 4 dây chuyền cuối cùng sẽ đi vào hoạt động cuối năm 2024.

Tuy nhiên, việc nhân rộng bí quyết đã có từ dây chuyền sản xuất này sang dây chuyền sản xuất tiếp theo không phải là chuyện dễ dàng.

Nguồn tin của Reuters cho biết chỉ có khoảng 5% cell được tạo ra trên các dây chuyền sản xuất có lợi nhuận bị loại bỏ hoặc không được sử dụng. Tuy nhiên, tỷ lệ phế liệu có thể tăng lên đáng kể, đến 30% - 50%, và duy trì ở mức đó trong vài tháng khi mỗi dây chuyền mới đi vào hoạt động.

Một trong những nguồn tin cho biết phương pháp phủ khô cho cực âm của Tesla tỏ ra không nhanh hơn quy trình phủ ướt cũ, dù tỷ lệ phế liệu đã giảm xuống mức thấp nhất là 10% đến 20%.

Drew Baglino không bình luận về câu chuyện này.

Vấn đề lớn khác

Các nguồn tin nói Tesla đang gặp khó khăn trong việc trộn các vật liệu làm cực âm, bao gồm lithium, mangan và niken, với một chất kết dính và dán chúng vào một lá kim loại để tạo ra cực âm mà không cần sử dụng độ ẩm.

Hai người cho biết quy trình này hoạt động với số lượng nhỏ nhưng khi Tesla cố gắng mở rộng quy mô, rất nhiều nhiệt đã được tạo ra và điều này làm tan chảy chất kết dính là polytetrafluoroethylene, thường được gọi là Teflon.

Một nguồn tin khác nói: “Nếu bạn làm tan chảy keo, chẳng bao lâu nữa mọi thứ sẽ trở thành một đống hỗn độn lớn”.

Theo các nguồn tin, vấn đề khác lớn không kém với Tesla là những chiếc máy được sử dụng để phủ lá kim loại để sản xuất điện cực pin - thiết bị giống như máy in báo và tạp chí khổng lồ có con lăn lớn.

Để đẩy nhanh quá trình sản xuất pin, Tesla đang cố gắng phủ nhiều dải lá kim loại cùng lúc với vật liệu pin đang hoạt động và ở tốc độ cao. Điều này đòi hỏi những con lăn lớn, rộng và phải tạo ra lực lớn để ép vật liệu lên lá kim loại. Song do con lăn quá lớn và rộng nên việc phân bổ lực đồng đều đang là thách thức lớn, các nguồn tin cho biết.

Khi áp suất không được tác dụng đồng đều, Tesla sẽ tạo ra các điện cực có bề mặt và độ dày không đồng đều, không sử dụng được cho pin ô tô điện của hãng và cần phải loại bỏ.

Có lẽ vấn đề còn rắc rối hơn khi Drew Baglino nói trong một cuộc trò chuyện bên lề một hội nghị về pin vào tháng 3 rằng Tesla vẫn đang xây dựng một hệ thống xác minh chất lượng hoàn toàn mới để có thể loại bỏ các cell có sai sót trong lớp phủ.

Một trong những nguồn tin có kiến thức về vấn đề này nói rằng đó là về việc xây dựng cơ sở dữ liệu xung quanh quá trình phát triển pin, sản xuất và sử dụng trong lĩnh vực vận hành của Tesla vì đôi khi các khuyết điểm được ẩn trong lớp phủ và không thể phát hiện trong vài tháng tới. Nói cách khác, Tesla vẫn chưa biết rõ cell khô nào tốt và cell nào cần loại bỏ, nguồn tin cho biết.

“

Cybertruck sẽ có giá khởi điểm từ 60.990 USD, cao hơn 50% so với những gì Elon Musk đã chào hàng vào năm 2019. Theo nhà phân tích chi
phí, xe bán tải điện của Tesla sẽ thu hút những người mua giàu có.

Thiết kế Cybertruck được lấy cảm hứng từ chiếc ô tô biến thành tàu ngầm trong bộ phim James Bond năm 1977 là The Spy Who Loved Me (Yêu
chàng điệp viên), Elon Musk nói.

Các chuyên gia cho biết chất liệu thân Cybertruck và kiểu dáng độc đáo, mang tính tương lai của nó đã làm tăng thêm độ phức tạp và chi phí cho quá trình sản xuất. Dù vậy, thiết kế sắc nhọn trên Cybertruck khiến các chuyên gia an toàn lo ngại bộ khung ngoài bằng thép không gỉ cứng cáp của xe bán tải điện này có thể gây tổn thương cho người đi bộ và người đi xe đạp cũng như làm hỏng các phương tiện khác trên đường.

Cybertruck có thể xa lạ với những người mua xe bán tải truyền thống, vốn tập trung vào tính tiện ích. Thế nhưng, Elon Musk cho biết Cybertruck có “nhiều tiện ích hơn một chiếc xe tải” và “nhanh hơn một chiếc xe thể thao”.

Elon Musk định giá ba biến thể của Cybertruck trong khoảng từ 60.990 USD đến 99.990 USD.
“Cuối cùng, Cybertruck sẽ giống như tương lai”, ông nói về thiết kế của chiếc xe bán tải điện, đồng thời chiếu đoạn video quay cảnh Cybertruck kéo một chiếc Porsche 911 và đánh bại một chiếc Porsche 911 chạy bằng xăng khác
trong cuộc đua ngắn.

Khung thân Cybertruck được Tesla giới thiệu có độ cứng vững như siêu xe McLaren F1. Kính cửa sổ Cybertruck được quảng cáo có khả năng chống đá ném vào. Elon Musk đã giới thiệu thân xe Cybertruck có khả năng chống đạn thông qua video.