Tìm hiểu về pin thể rắn (Solid-State Battery): Liệu có thay thế được pin Li-ion?

Pin Lithium-ion (Li-ion) lần đầu tiên xuất hiện trên điện thoại Sony Anon năm 1992 (theo GSMHistory) và hiện là "xương sống" của nhiều mẫu smartphone hiện nay. Sau một khoảng thời gian dài tồn tại hơn 30 năm, các nhà sản xuất smartphone đang nghiên cứu một công nghệ pin mới có khả năng thay thế cho pin Lithium-ion, song song với Silicon-Carbon thì pin thể rắn (Solid-State Battery - SSB) nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn, sử dụng chất điện phân rắn để mang lại mật độ năng lượng cao hơn, an toàn vượt trội và khả năng sạc siêu nhanh.

Xem thêm: Công nghệ pin Silicon-Carbon là gì: Dung lượng pin cao hơn Lithium-ion nhưng có đủ an toàn?

Pin thể rắn là gì?

Theo thông tin mà mình tìm được trong bài đăng của trang Murata, pin thể rắn (Solid State Battery, SSB) là loại pin trong đó tất cả các thành phần chính gồm cực dương, cực âm và chất điện phân đều ở trạng thái rắn, khác với pin Li-ion truyền thống vốn dùng chất điện phân lỏng hoặc gel.


Pin thể rắn (Solid State Battery, SSB) là loại pin trong đó tất cả các thành phần đều ở trạng thái rắn (ảnh minh họa). Nguồn: Murata.

Về nguyên lý hoạt động, pin thể rắn vẫn dựa trên sự di chuyển của ion lithium giữa hai điện cực. Khi sạc pin, ion di chuyển từ cathode sang anode. Còn khi xả pin, ion di chuyển ngược lại để tạo ra điện năng. Tuy nhiên, điểm cốt lõi nằm ở việc sử dụng chất điện phân rắn (oxit, sulfide, photphat) hoặc polymer rắn nhằm dẫn ion hiệu quả và hoạt động như một lớp phân cách an toàn.


Pin thể rắn vẫn có cơ chế hoạt động dựa trên sự di chuyển của ion lithium giữa hai điện cực gần tương tự pin Li-ion (ảnh minh họa). Nguồn: Zuken.

Pin thể rắn thường sử dụng lithium kim loại cho cực dương thay vì graphite như pin Li-ion. Điều này tăng đáng kể mật độ năng lượng. Đồng thời, chất điện phân rắn còn ngăn chặn hiệu quả hiện tượng dendrite (tinh thể kim loại gây đoản mạch), cho phép dùng các vật liệu anode có tính phản ứng cao như lithium kim loại một cách an toàn. Nhờ đó, pin thể rắn không chỉ có hiệu suất cao hơn mà còn cải thiện đáng kể độ an toàn so với công nghệ pin Li-ion.

Theo thông tin từ trang Renewablesadvice và Inbox Solar, pin thể rắn được xem là bước tiến vượt bậc so với pin lithium-ion nhờ khả năng khắc phục nhiều hạn chế hiện tại. Công nghệ này sử dụng cực dương kim loại lithium và chất điện phân rắn, giúp nâng mật độ năng lượng lên trên 350 Wh/kg (so với dưới 300 Wh/kg ở pin Li-ion - số liệu được lấy từ nguồn Wikipedia nên chỉ mang tính chất tham khảo), đồng thời tăng độ an toàn do loại bỏ chất điện phân dễ cháy.


Pin thể rắn có kích thước nhỏ gọn hơn pin Li-ion (ảnh minh họa). Nguồn: Samsung SDI.

Pin thể rắn còn có tuổi thọ cao (lên đến 5.000 chu kỳ sạc), khả năng sạc siêu nhanh (đạt 80% dung lượng chỉ trong 10 - 15 phút), hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ rộng và cho phép thiết kế thiết bị mỏng nhẹ hơn. Đây là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi viên pin nhỏ gọn, dung lượng cao như xe điện và smartphone thế hệ mới.

Động thái từ các thương hiệu sản xuất smartphone lớn

Hiện tại, pin thể rắn vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, chưa được ứng dụng rộng rãi trên smartphone thương mại. Nhiều thương hiệu như Samsung, Apple, HUAWEI,… đều đang đầu tư mạnh vào công nghệ này.

Quảng cáo

Samsung

Theo trang Discovery Alert và Samsung SDI, Samsung đã hoàn tất dây chuyền sản xuất thử nghiệm pin thể rắn từ năm 2023 và đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt vào năm 2027 cho xe điện. Họ cũng đã thử nghiệm nguyên mẫu smartphone có pin dùng 48 giờ và sạc chỉ trong 5 phút.


Samsung đã hoàn tất dây chuyền sản xuất thử nghiệm pin thể rắn từ năm 2023 (ảnh minh họa). Nguồn: PhoneArena.

Apple

Trang Inbox Solar và Nasdaq cho biết Apple đang phát triển công nghệ anode silicon cho iPhone 2027, hứa hẹn tăng mật độ năng lượng gấp 10 lần pin Li-ion truyền thống. Trong khi đó, TDK vốn được biết đến là một trong những nhà cung cấp của Apple cũng đã đạt bước tiến với pin thể rắn dung tích cao (1.000 Wh/l) cho thiết bị nhỏ dù việc mở rộng quy mô vẫn là thách thức lớn.

Quảng cáo

TDK vốn được biết đến là một trong những nhà cung cấp của Apple cũng đã đạt được nhiều thành tựu trong việc phát triển pin thể rắn. Nguồn: TDK.

HUAWEI

Trong bài viết ngày 18/06/2025, trang Car News China chia sẻ HUAWEI đã công bố bằng sáng chế cho pin thể rắn sử dụng chất điện phân sulfide với mật độ năng lượng 400 - 500 Wh/kg, tầm hoạt động lên tới 3.000 km và khả năng sạc siêu nhanh trong 5 phút. Công nghệ này sử dụng kỹ thuật "doping" nitơ vào chất điện phân để cải thiện độ ổn định điện hóa và kéo dài tuổi thọ pin — một bước đột phá nhằm khắc phục hạn chế lâu nay của pin thể rắn. Dù HUAWEI không sản xuất pin nhưng hãng đang đầu tư mạnh vào nghiên cứu vật liệu và chuỗi cung ứng (bao gồm cả quy trình tổng hợp chất điện phân có độ dẫn cao nhưng chi phí đắt đỏ).


Bằng sáng chế pin thể rắn của HUAWEI. Nguồn: MyDrivers.

Nguồn tin trên cũng cho biết cuộc đua phát triển pin thể rắn đang nóng lên tại Trung Quốc khi các công ty như Xiaomi, Nio cũng đẩy mạnh nghiên cứu để giảm phụ thuộc vào các nhà cung cấp như CATL hay BYD. Trung Quốc hiện chiếm gần 37% lượng bằng sáng chế toàn cầu trong lĩnh vực này với hơn 7.600 hồ sơ mỗi năm. Trong khi đó, các tập đoàn lớn như Toyota hay Samsung cũng đang tăng tốc nhưng khó theo kịp tốc độ phát triển hiện tại của Trung Quốc.

Tương lai của pin thể rắn trên thị trường smartphone

Dù các thông số như sạc 5 phút và tầm hoạt động 3.000 km vẫn còn mang tính lý thuyết do giới hạn hạ tầng, sự tham gia của HUAWEI phần nào tạo thêm động lực cho ngành công nghiệp pin toàn cầu. Nếu các công nghệ này được thương mại hóa thành công, chúng có thể mở ra kỷ nguyên mới cho xe điện và smartphone trong tương lai gần.


Pin thể rắn của Toyota. Nguồn: Carsales.

Trang Inbox Solar chia sẻ một số chuyên gia dự đoán những chiếc smartphone đầu tiên sử dụng pin thể rắn có thể tiếp cận thị trường châu Âu vào năm 2025 nhưng đây rất có thể chỉ là các sản phẩm thử nghiệm với số lượng hạn chế. Đến năm 2028, pin thể rắn được dự báo có thể chiếm tới 10% thị trường pin smartphone toàn cầu, cho thấy tiềm năng tăng trưởng nhanh chóng khi công nghệ trưởng thành và chi phí giảm xuống.

Ưu và nhược điểm của pin thể rắn đối với smartphone

Ưu điểm

Theo trang Renewablesadvice, pin thể rắn được kỳ vọng sẽ tạo ra bước nhảy vọt về hiệu suất và độ an toàn cho smartphone. Trước hết, mật độ năng lượng cao hơn (thường trên 350 Wh/kg) cho phép thiết bị có thời lượng pin lâu hơn hoặc thiết kế mỏng nhẹ hơn. Việc loại bỏ chất điện phân lỏng dễ cháy giúp tăng cường độ an toàn, giảm nguy cơ cháy nổ do quá nhiệt hay va đập vật lý.


Pin thể rắn được kỳ vọng sẽ tạo ra bước nhảy vọt về hiệu suất và độ an toàn cho smartphone. Nguồn: PCMag.

Không những vậy, pin thể rắn hứa hẹn sẽ có tuổi thọ vượt trội lên tới 5.000 chu kỳ sạc (so với khoảng 1.000 chu kỳ ở pin Li-ion), đồng thời hỗ trợ sạc siêu nhanh, đạt 80% chỉ trong 10 - 15 phút. Thiết kế không cần lớp bảo vệ chất lỏng giúp pin mỏng hơn 20 - 30%, tạo điều kiện cho các thiết bị nhỏ gọn, sáng tạo hơn. Đặc biệt, pin thể rắn hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ rộng hơn và có tác động môi trường thấp hơn do sử dụng ít vật liệu độc hại và dễ tái chế.

Nhược điểm

Mình đã tìm được bài báo từ MDPI với tiêu đề Challenges and Advancements in All-Solid-State Battery Technology for Electric Vehicles (Tạm dịch: Những thách thức và tiến bộ trong công nghệ pin thể rắn toàn phần dành cho xe điện). Trong đó, trang Nasdaq và Car News China chia sẻ pin thể rắn vẫn gặp một số rào cản đáng kể trước khi được thương mại hóa rộng rãi. Chi phí sản xuất cao (ước tính 1.100 - 1.400 USD/kWh) và quy trình chế tạo phức tạp là trở ngại kinh tế lớn, đặc biệt với smartphone (khi chi phí linh kiện ảnh hưởng trực tiếp đến giá bán sản phẩm).


Các vấn đề ổn định khác nhau liên quan đến pin thể rắn bao gồm: Ổn định hóa học, điện hóa, cơ học và nhiệt. Nguồn: American Chemical Society.

Về kỹ thuật, pin thể rắn gặp vấn đề với độ dẫn ion thấp và tiếp xúc kém tại giao diện rắn - rắn giữa điện cực và chất điện phân. Các thay đổi thể tích trong quá trình sạc/xả có thể gây tách lớp, tăng trở kháng và giảm hiệu suất. Đặc biệt, hiện tượng dendrite lithium (cấu trúc giống kim đâm xuyên chất điện phân) vẫn là mối đe dọa đến an toàn và độ bền pin.

Bên cạnh đó, pin thể rắn cũng cần vượt qua các thách thức về quản lý nhiệt, độ bền cơ học và khả năng mở rộng sản xuất hàng loạt để đáp ứng nhu cầu thị trường smartphone toàn cầu.

So sánh pin thể rắn và pin Li-ion trên smartphone

Để làm rõ hơn về những ưu/nhược điểm của công nghệ pin thể rắn và pin Lithium-ion, mình đã tạo một bảng so sánh nhanh dựa trên thông tin từ nhiều trang tin. Cụ thể như sau:

Tạm kết

Mặc dù pin Lithium-ion (Li-ion) đã đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của smartphone hiện đại nhưng công nghệ này vẫn tồn tại nhiều hạn chế.

Trước hết là giới hạn về mật độ năng lượng – thường dưới 300 Wh/kg, khiến thời lượng pin còn khiêm tốn so với nhu cầu sử dụng smartphone ngày càng cao của người dùng. Điều này gây khó khăn cho việc tích hợp các tính năng đòi hỏi nhiều năng lượng mà không làm tăng kích thước hoặc khối lượng thiết bị.


Pin Lithium-ion (Li-ion) vẫn đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của smartphone. Nguồn: UL Research Institutes.

Bên cạnh đó, tuổi thọ của pin Li-ion cũng là vấn đề đáng lưu tâm: sau khoảng 500 - 1.000 chu kỳ sạc/xả, dung lượng pin bắt đầu suy giảm rõ rệt, dẫn đến việc người dùng phải thay pin hoặc nâng cấp thiết bị chỉ sau 2 - 3 năm sử dụng.

Một trong những lo ngại lớn nhất liên quan đến pin Li-ion là vấn đề an toàn. Chất điện phân lỏng dễ cháy có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt hoặc "thermal runaway", phản ứng dây chuyền nguy hiểm dẫn đến cháy nổ nếu pin bị đâm thủng, đoản mạch hoặc sạc quá mức. Dù các nhà sản xuất đã tích hợp nhiều biện pháp bảo vệ, rủi ro vẫn tiềm ẩn, đặc biệt với những viên pin kém chất lượng.


Một trong những lo ngại lớn nhất liên quan đến pin Li-ion là vấn đề an toàn (ảnh minh họa). Nguồn: SlashGear.

Tác động môi trường cũng là một vấn đề đáng kể, việc khai thác nguyên liệu như lithium và cobalt không chỉ gây ô nhiễm đất, nước và không khí mà còn làm suy giảm đa dạng sinh học. Pin Li-ion đã qua sử dụng, nếu không được xử lý đúng cách, còn góp phần vào rác thải điện tử và phát thải carbon trong quá trình sản xuất.

Trong bối cảnh đó, pin thể rắn đang nổi lên như một giải pháp thay thế đầy tiềm năng, không chỉ giải quyết các điểm yếu cố hữu của pin Li-ion mà còn mở ra những hướng đi mới cho ngành smartphone, cả về hiệu suất, độ bền, độ an toàn và tính bền vững môi trường.


Pin thể rắn hứa hẹn sẽ là bước tiến lớn trong công nghệ pin trên smartphone trong tương lai. Nguồn: Nikkei Asia.

Dù vậy, với sự đầu tư mạnh mẽ từ các thương hiệu smartphone lớn như: Apple, Samsung, HUAWEI,… mình dự đoán pin thể rắn rất có thể sẽ trở thành tiêu chuẩn mới trong những năm tới, mở ra một kỷ nguyên mới cho smartphone với những sản phẩm có thời lượng sử dụng pin lâu hơn, tốc độ sạc nhanh hơn và tuổi thọ pin bền hơn.

Vậy các bạn nhận xét như thế nào về pin thể rắn? Bạn nghĩ công nghệ này có thể cạnh tranh với Silicon-Carbon không? Hãy chia sẻ cảm nghĩ của bạn ở phần bình luận cuối bài viết nha! Cảm ơn các bạn đã quan tâm và theo dõi.

Xem thêm:

• Các công nghệ pin trên điện thoại, máy tính phổ biến hiện nay
• Trung Quốc công bố pin hạt nhân, đủ sức mạnh vận hành 50 năm liên tục

Khóa học Machine Learning cơ bản- Khoa học dữ liệu - AI

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Khoá học Quản trị Chiến lược Dành cho Lãnh đạo Doanh nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Nơi hội tụ Tinh Hoa Tri Thức - Khơi nguồn Sáng tạo

Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com

Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

--- 

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên ZALO!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên Facebook!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa đào tạo Power BI phân tích báo cáo để bán hàng thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Bảo mật và tấn công Website - Hacker mũ trắng

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học ​

KHÓA HỌC LẬP TRÌNH PYTHON TỪ CƠ BẢN ĐẾN CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình Visual Foxpro 9 - Dành cho nhà quản lý và kế toán

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn về Moodle chuyên nghiệp và hay

Xây dựng hệ thống đào tạo trực tuyến chuyên nghiệp tốt nhất hiện nay.

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

KHÓA EXCEL CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học AutoIt dành cho dân IT và Marketing chuyên nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khoá học Word từ cơ bản tới nâng cao, học nhanh, hiểu sâu

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn sử dụng Powerpoint từ đơn giản đến phức tạp HIỆU QUẢ

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Thiết kế, quản lý dữ liệu dự án chuyên nghiệp cho doanh nghiệp bằng Bizagi

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng Power Query trong Excel

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình WEB bằng PHP từ cơ bản đến nâng cao

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng TableAU - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng SPSS - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học "Thiết kế bài giảng điện tử", Video, hoạt hình 

kiếm tiền Youtube bằng phần mềm Camtasia Studio

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ VIDEO CLIP CHO DÂN MARKETING CHUYÊN NGHIỆP

​​​​​

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ QUẢNG CÁO VÀ ĐỒ HỌA CHUYÊN NGHIỆP VỚI CANVA

Hãy tham gia khóa học để trở thành người chuyên nghiệp. Tuyệt HAY!😲👍

 KHÓA HỌC VIDEO- XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ BẰNG MICROSOFT ACCESS

GOOGLE SPREADSHEETS phê không tưởng

Khóa hoc lập trình bằng Python tại đây

Hãy tham gia khóa học để biết mọi thứ

Để tham gia tất cả các bài học, Bạn nhấn vào đây 

Khóa học lập trình cho bé MSWLogo

Nhấn vào đây để bắt đầu học

Khóa học Ba, Mẹ và Bé - Cùng bé lập trình  TUYỆT VỜI

Khóa học sử dụng Adobe Presenter-Tạo bài giảng điện tử

Khóa học vẽ tạo giao diện demo cho website

Để thành thạo Wordpress bạn hãy tham gia khóa học 

Tham gia khóa học tại đây

Khóa học sử dụng Edmodo để dạy và học hiện đại để thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Bảo hiểm nhân thọ - Bảo vệ người trụ cột

Cập nhật công nghệ từ Youtube tại link: congnghe.hocviendaotao.com
Tham gia nhóm Facebook
Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com
Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

Nguồn: Tinh Tế

Share !