EN
Liên kết nhanh
Tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn quốc tế, đặc biệt là UL 2580 từ năm 2023 dành cho pin xe điện (EV), thực sự quan trọng khi giảm thiểu rủi ro. Các tiêu chuẩn này yêu cầu thực hiện nhiều loại thử nghiệm nghiêm ngặt đối với pin trong những điều kiện khắc nghiệt. Chúng kiểm tra khả năng chịu đựng của các tế bào trước nhiệt độ cao, hư hại vật lý và các ứng suất điện. Các nhà sản xuất pin hàng đầu đã phát triển nhiều lớp hệ thống bảo vệ. Một số sử dụng lớp cách ly được phủ vật liệu gốm để ngăn chặn sự hình thành và phát triển của các dendrite gây rối. Những nhà sản xuất khác tích hợp chất điện phân đặc biệt có khả năng chống bắt lửa, giúp kiểm soát các đợt tăng nhiệt độ nguy hiểm. Những tính năng an toàn như vậy hoàn toàn không phải là tùy chọn, vì sự cố pin thực sự có thể gây nguy hiểm cho con người hoặc gây ra những vấn đề lớn cho các dịch vụ thiết yếu như lưới điện và mạng lưới giao thông vận tải.
Quản lý chất lượng ngày nay không chỉ đơn thuần là đạt chứng nhận ISO 9001. Các nhà sản xuất hàng đầu thực sự tích hợp kiểm soát quy trình thống kê vào toàn bộ hoạt động của họ, bao gồm mọi thứ từ lớp phủ điện cực cho đến việc lắp ráp tế bào và các chu kỳ hình thành. Việc theo dõi mức độ ẩm dưới 10 phần triệu và cảnh giác với các hạt bụi trong những phòng khô sẽ ngăn chặn các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng ảnh hưởng đến độ tin cậy sản phẩm về sau. Một số nghiên cứu gần đây năm 2023 cũng đã chỉ ra điều thú vị: các nhà cung cấp hàng đầu chuyển hoàn toàn sang kiểm tra quang học tự động đã giảm được gần hai phần ba tỷ lệ lỗi ngoài thực tế so với các công ty vẫn còn dựa vào kiểm tra mẫu ngẫu nhiên. Điều này cho thấy tại sao các phương pháp dựa trên dữ liệu lại trở nên quan trọng đến vậy hiện nay. Khi các công ty theo dõi từng bước từ nguyên vật liệu thô cho đến cụm pin hoàn chỉnh, việc truy tìm nguồn gốc sự cố trong quá trình kiểm toán sẽ nhanh chóng và dễ dàng hơn nhiều.
Các hệ thống học máy hiện đại ngày nay đang xử lý khối lượng lớn dữ liệu vận hành, bao gồm các yếu tố như dao động điện áp, sự thay đổi nhiệt độ trên các linh kiện và các chỉ số trở kháng chi tiết để dự đoán thời điểm thiết bị bắt đầu gặp sự cố. Theo nghiên cứu gần đây được công bố trên Tạp chí Nguồn Điện năm ngoái, các mô hình này có thể phát hiện vấn đề với độ chính xác khoảng 92 phần trăm. Điều thực sự ấn tượng là chúng phát hiện các dấu hiệu cảnh báo sớm trước cả vài tuần – điều mà không một nhân viên kiểm tra nào có thể nhận ra cho đến khi quá muộn. Khi được kết hợp với công nghệ song sinh kỹ thuật số (digital twin) nhằm mục đích mô phỏng, loại thông tin dự đoán này cho phép các đội kỹ thuật khắc phục các lỗi thiết kế trước khi chúng trở thành vấn đề nghiêm trọng. Các nhà sản xuất báo cáo việc giảm gần một nửa số yêu cầu bảo hành tại một số môi trường công nghiệp sau khi triển khai các giải pháp giám sát thông minh này.
Đặt quá nhiều niềm tin vào một khu vực duy nhất để cung cấp các khoáng sản thiết yếu sẽ tạo ra những vấn đề nghiêm trọng trong chuỗi cung ứng. Lấy coban làm một ví dụ điển hình: khoảng 70 phần trăm lượng coban toàn cầu đến từ Cộng hòa Dân chủ Congo, hay viết tắt là DRC. Tuy nhiên, tình hình chính trị tại đây không mấy ổn định, dẫn đến việc liên tục gián đoạn nguồn cung và khiến giá cả biến động mạnh. Khi các công ty phụ thuộc quá nhiều vào những nguồn cung tập trung như vậy, họ phải đối mặt với nguy cơ ngừng hoạt động, rắc rối pháp lý và tổn hại đến hình ảnh thương hiệu. Vì vậy, việc đa dạng hóa nguồn cung khoáng sản ở nhiều địa điểm khác nhau trở nên vô cùng cần thiết nếu các nhà sản xuất muốn duy trì hoạt động ổn định và linh hoạt trước những thay đổi của thị trường.
Các nhà sản xuất hàng đầu đang ngày càng chuyển sang sử dụng công nghệ blockchain để theo dõi khoáng sản từ tận các mỏ đến nhà máy, giúp giải quyết những vấn đề nghiêm trọng như lao động trẻ em trong các hoạt động khai thác quy mô nhỏ và thiệt hại sinh thái do các phương pháp đào bới thiếu quy chuẩn. Các kiểm tra độc lập thông qua các chương trình như Sáng kiến Khoáng sản Trách nhiệm (Responsible Minerals Initiative) giúp đảm bảo rằng các quy trình này tuân thủ các tiêu chuẩn toàn cầu về quyền người lao động và bảo vệ môi trường. Khi các nhà đầu tư ngày càng quan tâm hơn đến tính đạo đức trong danh mục đầu tư của họ và khách hàng yêu cầu bằng chứng rằng doanh nghiệp thực sự thực hiện các cam kết bền vững, việc cung cấp tài liệu minh bạch dọc theo chuỗi cung ứng pin đã trở nên vô cùng cần thiết để duy trì lợi thế cạnh tranh trên thị trường ngày nay.
Nhiều nhà sản xuất thiết bị gốc tiên phong hiện đang làm việc trực tiếp với các hoạt động khai thác được chứng nhận tại Canada, Úc và một số khu vực ở Maroc để giảm sự phụ thuộc vào các khu vực chính trị bất ổn trong việc cung cấp nguyên liệu thô. Các tổ chức như Liên minh Cobalt Công bằng đã cho thấy những kết quả thực tế khi các công ty cùng hợp tác để giải quyết trực tiếp các vấn đề, làm cho nơi làm việc an toàn hơn và bảo vệ hệ sinh thái địa phương nơi khoáng sản được khai thác. Đồng thời, đầu tư vào các hệ thống tái chế có khả năng thu hồi khoảng 90-95% kim loại quý từ các pin đã qua sử dụng, bao gồm cobalt, niken và lithium, cũng đang ngày càng gia tăng. Điều này không chỉ làm giảm nhu cầu khai thác mới mà còn giúp các nhà sản xuất đi trước các thay đổi về quy định sắp tới, đặc biệt là các quy định mới do Liên minh Châu Âu đề xuất liên quan đến tiêu chuẩn sản xuất pin.
Trên toàn cầu, các chính phủ đang thúc đẩy mạnh mẽ hơn các quy định về nền kinh tế tuần hoàn bằng cách đưa chúng vào các luật cụ thể phải tuân theo. Các luật trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất (EPR) về cơ bản buộc các công ty phải chịu trách nhiệm thu gom pin cũ, phân loại đúng cách và đảm bảo chúng được tái chế. Một số khu vực đã đặt ra những mục tiêu khá tham vọng, yêu cầu tỷ lệ thu hồi lên tới 90 phần trăm dành riêng cho các loại pin lithium-ion mà chúng ta ngày nay phụ thuộc rất nhiều. Nếu các công ty không tuân thủ những quy định này, họ sẽ phải đối mặt với những hậu quả nghiêm trọng. Theo Chỉ thị mới của EU từ năm 2023, mức phạt có thể vượt quá 40 nghìn euro cho mỗi lần vi phạm quy định. Điều này thực tế có ý nghĩa gì? Những chính sách như vậy giúp giảm nhu cầu khai thác nguyên liệu thô từ các mỏ. Việc giảm khai thác đồng nghĩa với việc ít môi trường sống bị phá hủy hơn, nguồn nước ít bị ô nhiễm hơn và tổng thể là giảm tiêu thụ năng lượng trong các quá trình khai thác.
Quy định Pin của EU từ năm 2023 đặt ra các tiêu chuẩn bền vững nghiêm ngặt mà các nhà sản xuất phải tuân thủ, bao gồm việc báo cáo bắt buộc về lượng khí thải carbon và các mục tiêu cụ thể về hàm lượng vật liệu tái chế. Đến năm 2030, pin cần chứa ít nhất 12% coban tái chế và 4% lithium tái chế. Những quy định này áp dụng cho mọi loại pin được bán trên thị trường EU, điều đó có nghĩa là các công ty nằm ngoài châu Âu đã phải xem xét lại hoàn toàn cách thức họ thu mua nguyên liệu, vận hành nhà máy và lưu trữ hồ sơ. Theo nghiên cứu của Viện Ponemon, phần lớn các nhà cung cấp phải đối mặt với chi phí tuân thủ trung bình khoảng 740.000 USD mỗi doanh nghiệp. Với thời hạn năm 2027 sắp đến để cấm nhập khẩu các loại pin không tuân thủ, chúng ta đang chứng kiến những thay đổi lớn trong cách thiết kế sản phẩm trên toàn thế giới. Hộ chiếu sản phẩm kỹ thuật số, theo dõi mọi thứ từ nguyên liệu thô đến xử lý khi hết vòng đời, hiện đã trở thành thành phần thiết yếu trong mọi kế hoạch phát triển pin nghiêm túc ngày nay.
Những tiến bộ mới nhất trong công nghệ tái chế đang tạo ra những bước tiến lớn về cả hiệu quả lẫn tính tiết kiệm chi phí. Ví dụ, phương pháp tái chế cathode trực tiếp có thể giữ nguyên khoảng 95% vật liệu, trái ngược với những gì xảy ra trong các phương pháp luyện kim thông thường. Trong khi đó, các phương pháp thủy luyện có thể tách chiết lithium với độ tinh khiết gần như hoàn hảo (khoảng 99%) thông qua các phản ứng hóa học dựa trên nước khá hiệu quả. Cũng đang xuất hiện một xu hướng ngày càng phổ biến khi các pin xe điện cũ được tận dụng lại làm giải pháp lưu trữ năng lượng cho lưới điện, từ đó kéo dài gấp đôi thời gian sử dụng hữu ích của chúng, thêm từ 8 đến thậm chí 12 năm nữa trước khi cần được tái chế đúng cách. Và cũng đừng quên các hệ thống tháo dỡ tự động có khả năng xử lý hơn 100.000 đơn vị mỗi năm. Những cải tiến này cũng góp phần giảm đáng kể lượng khí thải carbon, vào khoảng một nửa so với việc sản xuất mọi thứ từ đầu.
Việc mở rộng sản xuất pin để đáp ứng mức tăng trưởng dự kiến hàng năm lên đến 35% vào năm 2025 đòi hỏi sự chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết ở mọi cấp độ. Hãy nghĩ đến những vấn đề như đảm bảo lớp phủ điện cực phải chính xác ở cấp độ nanomet, hoặc việc đổ đầy chất điện phân trong phạm vi dung sai hẹp chỉ vài micromet. Khi sản lượng tăng cao, nguy cơ xảy ra các vấn đề về nhiệt cũng lớn hơn nếu những lỗi nhỏ không được phát hiện sớm. Các nhà sản xuất hàng đầu hiện nay đang sử dụng các hệ thống SPC tiên tiến để giám sát hơn 200 thông số khác nhau cho từng cell riêng lẻ, giúp họ duy trì tỷ lệ lỗi dưới 0,5 phần triệu. Và điều thú vị là công nghệ thị giác do AI điều khiển đang bắt đầu phát hiện những lỗi siêu nhỏ ở lớp cách ly mà các nhân viên kiểm tra thông thường không thể thấy bằng mắt thường. Điều này có nghĩa là pin an toàn hơn tổng thể, đồng thời vẫn giữ được tốc độ sản xuất ở mức cần thiết.
Các hệ thống tự động hóa kết hợp với công nghệ mô hình số đang thay đổi cách các nhà máy sản xuất pin quy mô lớn vận hành hàng ngày. Những mô hình ảo này có thể chạy mô phỏng các quy trình dây chuyền sản xuất như ứng dụng chất điện phân và các mẫu phân bố nhiệt với tốc độ nhanh hơn khoảng mười nghìn lần so với việc thử nghiệm thực tế, từ đó giảm thời gian xác thực khoảng bảy mươi phần trăm theo các báo cáo trong ngành. Robot phối hợp với nhau để xếp chồng các lớp điện cực với độ chính xác cực cao, mặc dù các thông số đo lường cụ thể có thể thay đổi tùy theo thông số kỹ thuật thiết bị. Đồng thời, các cảm biến thông minh theo dõi liên tục điều kiện bên trong các phòng sấy trong suốt ca làm việc. Khi phần cứng kết hợp với các giải pháp phần mềm như thế này, nó giúp giảm thiểu sai sót trong các bước sản xuất tinh vi. Ngoài ra, các nhà máy còn nhận được cảnh báo sớm về các sự cố tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra, giúp tiết kiệm khoảng ba mươi phần trăm thời gian ngừng hoạt động bất ngờ trong các hoạt động quy mô lớn như đã thấy trong các nghiên cứu điển hình gần đây từ các nhà sản xuất pin.
Việc đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn đồng nghĩa với việc vận hành logistics một cách ăn khớp như máy, đặc biệt khi làm việc với các nguyên liệu hạn chế trên toàn cầu. Phương pháp đúng theo trình tự đảm bảo các bộ phận đến đúng lúc cần thiết trong quá trình lắp ráp, từ đó giải phóng khoảng 18 phần trăm vốn sẽ bị đóng băng trong hàng tồn kho. Về bao bì, các thiết kế mô-đun như cấu hình cell-to-pack tiêu chuẩn giúp giảm khoảng 22% không gian lãng phí trong vận chuyển, đồng thời bảo vệ tốt hơn các linh kiện nhạy cảm khỏi các cú sốc. Việc tích hợp công nghệ blockchain giúp doanh nghiệp giám sát được hơn 15 điểm trong chuỗi cung ứng của mình. Điều này cho phép họ theo dõi mọi thứ từ nguyên vật liệu thô cho đến quá trình lắp ráp sản phẩm cuối cùng. Ngay cả khi gặp các sự cố vận chuyển bất ngờ, mức độ minh bạch này vẫn giúp duy trì tỷ lệ giao hàng đúng hạn ở mức khoảng 98 phần trăm trong hầu hết thời gian.