Phân tích SMM] Sự phát triển của công nghệ tích hợp pin xe NEV: Từ CTM đến CTP, và tiến tới CTB/CTC

Trong những năm gần đây, các con số quảng cáo về phạm vi hoạt động và mật độ năng lượng pin của xe năng lượng mới (NEV) liên tục được cải thiện. Tuy nhiên, nhiều người có thể không để ý rằng những cải tiến đó không hoàn toàn đến từ các đột phá trong hệ thống điện hóa – việc lặp lại vật liệu cathode, anode và chất điện phân thường mất nhiều năm hoặc thậm chí lâu hơn. Những thay đổi trực tiếp hơn xảy ra ở cấp độ cấu trúc bên trong cụm pin.

CTM, CTP, CTB và CTC đại diện cho một số lộ trình công nghệ với mức độ tích hợp pin ngày càng cao. Logic chung của chúng rất đơn giản: giảm các lớp trung gian và đóng gói pin chặt hơn vào thân xe. Tuy nhiên, mỗi thế hệ giải pháp lại có sự đánh đổi khác nhau giữa khả năng tận dụng không gian, chi phí sản xuất và tính dễ sửa chữa.

I. CTM (Cell to Module – Tế bào thành Mô-đun): Cách tiếp cận “Búp bê Nga” truyền thống

Trong giai đoạn đầu phát triển NEV, phương pháp lắp ráp cụm pin theo cách tiếp cận khá bảo thủ. Các cell pin trước tiên được lắp thành mô-đun, sau đó các mô-đun được sắp xếp thành cụm pin, và cuối cùng cụm pin được cố định dưới sàn xe. Cell→Module→Pack→Thân xe tạo thành bốn lớp độc lập.

Ưu và nhược điểm của giải pháp này đều rõ ràng. Ưu điểm nằm ở sự tiện lợi khi sửa chữa – nếu một mô-đun hỏng, có thể thay thế riêng lẻ mà không cần động đến toàn bộ cụm pin. Đồng thời, vỏ mô-đun bảo vệ thêm cho các cell, giúp an toàn cấu trúc tương đối hoàn thiện. Tuy nhiên, cái giá phải trả cũng trực tiếp không kém: vỏ mô-đun, đầu nối và ống làm mát chiếm dụng nhiều không gian, thường khiến tỷ lệ sử dụng không gian bên trong cụm pin chỉ khoảng 40%. Điều này có nghĩa là với cùng thể tích, giải pháp CTM chứa được ít cell nhất, hạn chế tiềm năng về phạm vi hoạt động.

Trong một thời gian dài, CTM là lựa chọn mặc định của ngành vì nó phù hợp với logic phân công lao động của chuỗi cung ứng ô tô truyền thống – các doanh nghiệp pin cung cấp mô-đun, trong khi các nhà sản xuất ô tô chịu trách nhiệm tích hợp. Tuy nhiên, sự phân công này cũng tạo ra trần cấu trúc: tỷ lệ tận dụng thể tích của cụm pin rất khó vượt qua.

II. CTP (Cell to Pack): Loại bỏ “Middleman”

Thay đổi cốt lõi mà CTP mang lại là loại bỏ lớp mô-đun trung gian, cho phép các tế bào trực tiếp tạo thành bộ pin; tỷ lệ sử dụng không gian tăng từ khoảng 40% lên hơn 70%. Đồng thời, do vỏ mô-đun, đầu nối và ốc vít bị loại bỏ, số lượng linh kiện trong bộ pin giảm và chi phí sản xuất cũng giảm theo.

Trong ngành, đã xuất hiện hai lựa chọn kỹ thuật khác nhau cho lộ trình triển khai CTP.

Một là giải pháp hoàn toàn không có mô-đun, đại diện là pin lưỡi dao của BYD. Bằng cách chế tạo các tế bào thành dạng dải dài và sắp xếp trực tiếp vào bộ pin, được hỗ trợ bởi cấu trúc tổ ong, giải pháp này không chỉ cải thiện khả năng sử dụng không gian mà còn đảm nhận một số chức năng kết cấu. Còn lại là giải pháp tích hợp cao, đại diện là CTP 3.0 (pin Qilin) của CATL. Giải pháp này kết hợp các tế bào với các lớp xen kẽ đàn hồi đa chức năng thành một đơn vị năng lượng tích hợp, đồng thời tích hợp các bộ phận như dầm ngang, dầm dọc, tấm làm mát và đệm cách nhiệt, qua đó tối ưu hóa hơn nữa bố cục bên trong và quản lý nhiệt. Pin Qilin đạt tỷ lệ sử dụng thể tích 72% và mật độ năng lượng hệ thống 255 Wh/kg.

Về mức độ thâm nhập thị trường, CTP đã chiếm vị thế chủ đạo. Hiện nay, các nhà sản xuất xe năng lượng mới (NEV) hàng đầu trong nước đã tung ra các mẫu xe sản xuất hàng loạt được trang bị giải pháp CTP, bao gồm cả thương hiệu nội địa và liên doanh, trải dài phân khúc giá từ cấp thấp đến cao cấp. Đồng thời, thị phần của giải pháp CTM truyền thống tiếp tục thu hẹp, hiện chỉ còn được duy trì ở một số xe siêu nhỏ hoặc các mẫu xe xuất khẩu đặc thù. Nhìn chung, CTP đã trở thành lộ trình công nghệ tích hợp pin phổ biến nhất ở giai đoạn này.

III. CTB và CTC: Pin Trở Thành Một Phần Của Thân Xe

Ý tưởng đằng sau CTB (Cell to Body) là tích hợp nắp trên của bộ pin với sàn xe thành một bộ phận duy nhất. Các tế bào pin được lắp trực tiếp lên sàn xe, loại bỏ nắp trên riêng biệt của bộ pin. Một trong những lợi ích chính của giải pháp này là giải phóng không gian bố trí theo chiều dọc, giúp khoang hành khách rộng rãi hơn hoặc tạo điều kiện hạ thấp thân xe. Trong khi đó, một khi bộ pin tham gia chịu lực của thân xe, độ cứng xoắn của toàn xe có thể tăng hơn 70%.

Dòng Seal của BYD và dòng Pengcheng của Xiaomi là các mẫu tiêu biểu áp dụng giải pháp CTB. Độ cứng xoắn thân xe Seal do BYD công bố đạt 40.500 N·m/°; hiệu suất thể tích pin CTB do Xiaomi công bố là 77,8%.

CTC (Cell to Chassis) tiến thêm một bước, tích hợp hệ thống pin sâu hơn với khung gầm hoặc phần thân dưới của xe và tiếp tục làm mờ ranh giới kết cấu của bộ pin như một cụm độc lập. Trong một số giải pháp, hệ thống pin còn được tích hợp phối hợp với các mô-đun quản lý nhiệt, truyền động điện và điều khiển điện áp cao/thấp. Các ví dụ tiêu biểu của cách tiếp cận này là Tesla Model Y (sản xuất tại nhà máy Texas) và giải pháp CTC2.0 Plus lắp trên Leap Motor C10.

Mục tiêu kỹ thuật của CTB và CTC là nhất quán—đổi lấy mức độ tích hợp kết cấu để đạt hiệu suất sử dụng không gian và độ cứng thân xe cao hơn. Khác biệt giữa hai lộ trình chủ yếu thể hiện ở triển khai kỹ thuật: CTB lược bớt các thành phần từ kiến trúc thân xe hiện có trong khi vẫn giữ một khung gầm tương đối độc lập; ngược lại, CTC coi khung gầm và pin là một thể thống nhất ngay từ đầu thiết kế, đòi hỏi mức độ định nghĩa nền tảng xe ở giai đoạn đầu cao hơn.

Theo dữ liệu thị trường, dù CTB và CTC vẫn đang ở giai đoạn tương đối sớm trong quá trình thâm nhập từ phân khúc cao cấp xuống thị trường đại chúng, lộ trình công nghệ này đã bắt đầu mở rộng xuống các dải giá thấp hơn. MG4 phiên bản 2026 áp dụng công nghệ CTB cho dải giá 60.000–100.000 nhân dân tệ, cho thấy các giải pháp tích hợp kết cấu không còn là cấu hình độc quyền của các mẫu xe cao cấp.

Những lo ngại về các giải pháp tích hợp kết cấu

Thách thức trực tiếp nhất mà các giải pháp tích hợp kết cấu CTB và CTC phải đối mặt là tính kinh tế khi sửa chữa.

Theo cách tiếp cận CTM truyền thống, một số lỗi có thể được khắc phục bằng cách thay mô-đun. Khi CTP loại bỏ mô-đun, bộ pin thường vẫn có thể tháo rời như một cụm độc lập, nhưng đơn vị nhỏ nhất để sửa chữa tại chỗ và độ khó sửa chữa phụ thuộc vào cấu trúc cụ thể. CTB và CTC tiếp tục gia tăng mức độ tích hợp giữa pin và thân xe, điều này có thể làm tăng độ khó trong việc tháo lắp, kiểm tra và đánh giá hư hỏng.

Theo ước tính của các tổ chức ngành, chi phí sửa chữa một lần của giải pháp CTB/CTC cao gấp 3 đến 5 lần so với giải pháp CTP cho cùng mức hư hỏng. Điều này đặt ra thách thức mới cho các công ty bảo hiểm, hệ thống sửa chữa và quản lý giá trị còn lại của xe cũ. Hiện nay, một số nhà sản xuất ô tô khi quảng bá giải pháp CTB đồng thời triển khai các dịch vụ hỗ trợ như “bảo hành tích hợp pin-thân xe” hoặc “giáp gầm” để giảm bớt lo ngại của người tiêu dùng, nhưng giải pháp tiêu chuẩn hóa ở cấp độ ngành vẫn chưa được hình thành.

Ngoài ra, các giải pháp CTB và CTC đặt ra yêu cầu cao hơn đáng kể về độ chính xác trong sản xuất xe và thiết bị kiểm tra sau bán hàng. Khi pin được tích hợp với thân xe, quy trình tháo lắp liên quan đến việc tháo dỡ và lắp đặt các bộ phận cấu trúc thân xe. Trang thiết bị sửa chữa và năng lực kỹ thuật của các đại lý 4S truyền thống có thể cần nâng cấp tương ứng, và đằng sau đó là chi phí tái cấu trúc toàn bộ hệ thống hậu mãi.

Hướng Tiến Hóa

Từ CTM đến CTP, rồi đến CTB và CTC, hướng phát triển của công nghệ tích hợp bộ pin là rõ ràng—càng ít lớp, hiệu suất không gian càng cao và độ cứng thân xe càng lớn. Đây là con đường tiến bộ được thúc đẩy bởi hiệu suất không gian và chi phí sản xuất.

Tuy nhiên, xu hướng này không phải là sự tăng tốc tuyến tính. Để CTB và CTC đạt được sự phổ biến quy mô lớn, ngoài những đột phá về công nghệ kỹ thuật, các hệ thống hỗ trợ như tiêu chuẩn sửa chữa, định giá bảo hiểm và đánh giá xe cũ cần được phát triển đồng bộ. Dựa trên dữ liệu ngành hiện tại, CTP sẽ duy trì vị trí chủ đạo, trong khi tỷ lệ thâm nhập của CTB/CTC sẽ phụ thuộc vào hai biến số: mức độ tiêu chuẩn hóa của các giải pháp tích hợp cấu trúc, và tốc độ thích ứng của chi phí sửa chữa và hệ thống bảo hiểm.

SMM Nghiên cứu Ngành Năng lượng Mới Chuyên viên Phân tích Người dùng Cuối Pin Lithium Fu Linqi

18122430020