Tụ điện tuy nhỏ bé nhưng trở thành khủng hoảng mới của ngành xe điện

Tụ điện vốn là linh kiện nhỏ bé nhưng lại đang trở thành điểm nghẽn mới của ngành xe điện toàn cầu. Quá trình chuyển đổi sang phương tiện điện đang được truyền thông dựng lên như một câu chuyện thành công xoay quanh việc khai thác khoáng sản và mở rộng các nhà máy pin, nơi lithium hay niken được xem là những rào cản lớn nhất cần vượt qua.

Tuy nhiên, khi toàn ngành chỉ tập trung vào pin, một nhóm linh kiện thụ động lại bị bỏ quên dù phải xử lý dòng điện cao áp với mức độ khắc nghiệt chưa từng có.

Thị trường tụ điện dành cho xe điện đã tăng lên 5,32 tỷ USD. Sự phình to này phản ánh một cuộc khủng hoảng kỹ thuật đang âm thầm lan rộng.

Việc dịch chuyển sang nền tảng điện 800V cùng bộ biến tần dùng Silicon Carbide khiến tụ điện trở thành linh kiện chiến lược mang tính vật lý thuần túy, có kích thước khó thu nhỏ, đồng thời nhạy cảm với nhiệt độ và rung động.

Để hiểu những biến động tài chính của năm 2026, cần nhìn sâu vào những lớp màng polypropylene hay lá nhôm được khắc vi mô, bởi nhiều lời hứa về công nghệ hiện nay đang vượt xa giới hạn vật lý.

Cuộc đua 800V đang tạo sức ép lớn cho thiết kế điện tử công suất. Các hãng xe lao vào cuộc chạy đua công bố xe điện sạc nhanh trong 15 phút. Trên lý thuyết đây là một bước tiến hiệu quả. Thực tế lại là thử thách khắc nghiệt cho các linh kiện.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế IEA, tổng chi cho xe điện đã vượt 425 tỷ USD. Một phần ngày càng lớn trong khoản đầu tư này lại bị đội lên bởi yêu cầu gia tăng mật độ linh kiện.

Nếu xe có động cơ đốt trong sử dụng khoảng ba nghìn tụ gốm đa lớp thì một chiếc xe điện thuần có thể cần tới hai mươi hai nghìn chiếc. Khối lượng nhôm tinh luyện và gốm kỹ thuật cao cần dùng đã vượt xa năng lực mà chuỗi cung ứng hiện tại được thiết kế để đáp ứng.

Tụ điện DC Link là điểm chắn duy nhất giữa bộ pin và bộ biến tần. Trên nền tảng 800V, linh kiện này phải lớn hơn khoảng từ hai mươi đến ba mươi phần trăm để đảm bảo an toàn chống phóng điện.

Tuy nhiên xu hướng tích hợp mô tơ và biến tần thành một cụm e Axle buộc các tụ điện lớn và nhạy nhiệt phải hoạt động trong môi trường chật hẹp và nóng hơn. Đây là mâu thuẫn trực tiếp giữa mục tiêu quảng bá sạc nhanh và bài toán kiểm soát nhiệt độ của đội ngũ kỹ sư.

Hiệu quả tăng thêm từ chip Silicon Carbide đang phải trả giá bằng độ bền của phần cứng. Chất bán dẫn SiC được các nhà đầu tư ưa chuộng vì giúp tăng quãng đường di chuyển thêm khoảng năm phần trăm nhờ giảm tổn hao chuyển mạch.

Tuy nhiên SiC lại có tốc độ đóng cắt cực nhanh ở mức nano giây, tạo ra biến thiên điện áp lớn tác động trực tiếp lên tụ điện và cuộn dây mô tơ.

Tần số chuyển mạch cao gây dòng gợn lớn chạy qua tụ, sinh nhiệt tại điện trở tương đương ESR. Chất điện môi polypropylene có bản chất là nhựa nhiệt dẻo nên dễ suy giảm khi nhiệt độ vượt 105 độ C.

Từ năm 2026 số lượng trường hợp hỏng lớp cách điện đang gia tăng. Điều này dẫn tới thực tế là dù pin được quảng cáo có tuổi thọ hàng triệu dặm nhưng nếu cách điện trong bộ biến tần trị giá khoảng hai nghìn USD bị phá hủy bởi xung điện do chip SiC tạo ra thì xe vẫn có thể dừng hoạt động ở mốc mười vạn dặm.

Hiệu quả không miễn phí mà chỉ được chuyển từ chi phí sản xuất pin sang hóa đơn sửa chữa của người dùng.

Thị trường sửa chữa xe điện đang xuất hiện nhiều rủi ro, đặc biệt với các bộ điều khiển sạc tích hợp ICCU. Trong mười tám tháng qua nhiều xe gặp lỗi do quá dòng đột ngột gây cháy cầu chì cao áp bên trong bộ ICCU.

Cầu chì giá chỉ vài chục USD nhưng vì bộ phận này được đổ keo và niêm kín để làm mát bằng chất lỏng nên đại lý thường thay cả cụm với chi phí từ ba đến bốn nghìn USD.

Khi làn sóng xe điện mua giai đoạn 2020 đến 2022 bắt đầu hết bảo hành, thị trường xe cũ đang phải đối mặt nguy cơ nhiều xe bị đánh giá không còn kinh tế để sửa chữa.

Một khoản sửa vài nghìn USD trên chiếc xe có giá trị còn lại chỉ khoảng mười hai nghìn USD khiến chủ xe buộc phải bỏ xe. Đây là yếu tố âm thầm khiến giá trị xe điện đã qua sử dụng giảm mạnh mà các hãng xe không muốn nhắc tới.

Chuỗi cung ứng tụ điện hiện được kiểm soát bởi số ít doanh nghiệp. Lá nhôm khắc vi mô dùng cho tụ điện phân gần như do ba tập đoàn Nhật Bản và Trung Quốc kiểm soát. Thời gian giao hàng có thể kéo dài tới hai mươi bốn tuần khi nhu cầu tăng đột biến.

Trong khi đó thị trường màng polypropylene siêu mỏng lại phụ thuộc gần như hoàn toàn vào một số nhà sản xuất có công nghệ kéo màng dưới ba micromet như Toray của Nhật.

Việc đảm bảo độ đồng nhất và độ bền của màng phim là thách thức lớn vì chỉ cần lỗi nhỏ cũng có thể dẫn đến sự cố nghiêm trọng. Điều này khiến các hãng xe phương Tây e ngại khi tìm nguồn cung thay thế từ các nhà máy mới nổi.

Cùng lúc đó công nghệ siêu tụ điện vẫn chủ yếu được xem là giải pháp hỗ trợ. Chúng có mật độ công suất lớn nhưng mức lưu trữ năng lượng thấp nên không thể thay pin.

Một số mẫu xe hiệu suất cao hay xe chuyên dụng như xe thu gom rác dùng siêu tụ để hấp thụ năng lượng phanh tái sinh hoặc tạo lực kéo tức thời nhằm kéo dài tuổi thọ bộ pin. Tuy nhiên chi phí cao khiến giải pháp này chỉ phù hợp với nhóm xe hoạt động trong điều kiện dừng chạy liên tục.

Khi nhìn về các mục tiêu xe điện của châu Âu giai đoạn 2030, có thể thấy chuỗi cung ứng tụ điện hiện tại khó đáp ứng nếu không xảy ra bước đột phá về kỹ thuật.

Ngành xe điện đã tối ưu phần mềm và tăng quy mô sản xuất pin nhưng các linh kiện chịu trách nhiệm quản lý năng lượng cao áp vẫn dựa trên vật liệu và quy trình có tuổi đời hàng chục năm.

Trong tương lai gần thị trường sửa chữa ngoài hệ thống chính hãng được dự báo bùng nổ khi người dùng tìm cách tránh khoản chi lớn cho các bộ điều khiển cao áp.

Về lâu dài giá trị sẽ tập trung vào những doanh nghiệp nắm giữ công nghệ sản xuất màng phim và lá nhôm tinh khiết, bởi ai sở hữu nguồn vật liệu này sẽ nắm lợi thế trong ngành xe điện.

Quá trình điện hóa phương tiện không chỉ là cuộc cách mạng phần mềm mà là cuộc đấu đầy khó khăn của thế giới linh kiện tương tự và tụ điện chính là tâm điểm của những thách thức đó.