Smartphone 1.500 USD vẫn phải "vừa dùng vừa run": Apple và Samsung đang tụt hậu trong cuộc đua pin?

Hãy tưởng tượng bạn đang trong một chuyến du lịch mơ ước tại Disneyland, xung quanh là những màn trình diễn ánh sáng World of Color mãn nhãn, những món ăn ngon và vô số góc chụp ảnh check-in tuyệt đẹp. Thế nhưng, thứ chi phối tâm trí bạn nhiều nhất lại không phải là niềm vui, mà là con số phần trăm pin đang tụt dần trên màn hình điện thoại.

Ngay cả khi bạn sở hữu một chiếc iPhone 17 Pro Max (có giá bình quân 1.500 USD trên quốc tế và khoảng 34-62 triệu đồng tại Việt Nam), cảm giác bất an đó vẫn không hề biến mất. Sau vài giờ chụp ảnh, tra cứu bản đồ, đặt đồ ăn và nhắn tin cho bạn bè, dung lượng pin đã bay mất một nửa trước khi trời kịp tối. Chế độ Nguồn điện thấp (Low Power Mode) buộc phải kích hoạt, kèm theo đó là sự trợ giúp đắc lực từ viên pin dự phòng nặng trịch trong túi xách.

Kịch bản này phản ánh một thực tế trớ trêu của kỷ nguyên số rằng chiếc điện thoại thông minh hiện nay có thể làm được mọi thứ, từ thanh toán điện tử, định vị GPS, quay phim chuẩn điện ảnh cho đến xử lý các tác vụ trí tuệ nhân tạo (AI) phức tạp, ngoại trừ việc hoạt động bền bỉ mà không cần cắm sạc.

Theo một khảo sát mới nhất từ CNET, có đến 58% người dùng smartphone bày tỏ sự thất vọng với thời lượng pin trên thiết bị của họ. Đặc biệt, hơn một nửa số người tham tra khảo sát khẳng định rằng sự không hài lòng về pin sẽ là động lực chính để họ nâng cấp điện thoại mới. Con số này vượt xa nhu cầu về dung lượng lưu trữ lớn hơn (38%), các tính năng camera mới (27%) hay màn hình hiển thị đẹp hơn (22%).

Tuy nhiên, chúng ta cần một góc nhìn công tâm hơn cho các nhà sản xuất. Không phải công nghệ pin hiện tại quá tệ, mà thực tế là sức mạnh của các thiết bị di động đang tăng trưởng với tốc độ chóng mặt, tạo áp lực khổng lồ lên những viên pin Lithium-ion nhỏ bé.

Bà Celina Mikolajczak, cố vấn chiến lược kiêm chuyên gia kỳ cựu trong ngành công nghiệp pin, nhận định rằng điện thoại càng thông minh thì càng ngốn năng lượng. Công nghệ pin vẫn liên tục tiến hóa và tốt hơn qua từng năm, nhưng lòng tham công nghệ của con người thì chưa bao giờ dừng lại. Chúng ta đòi hỏi nhiều tính năng hơn, màn hình sáng hơn, tần số quét cao hơn và AI thông minh hơn, vô tình triệt tiêu mọi nỗ lực tối ưu hóa năng lượng của các kỹ sư phần cứng.

Vũ khí bí mật của các thương hiệu Trung Quốc

Để giải quyết cơn khát năng lượng này, một cuộc đua công nghệ mới đang diễn ra vô cùng khốc liệt. Tại thị trường Trung Quốc, các thương hiệu lớn như Honor, Huawei và Oppo đang tạo ra bước đột phá bằng việc trang bị công nghệ pin silicon-carbon cho các dòng máy mới nhất.

Loại pin này mang lại mật độ năng lượng cao hơn và tốc độ sạc nhanh hơn đáng kể so với pin truyền thống. Minh chứng là trong các bài thử nghiệm hiệu năng của CNET, gần một nửa số smartphone có thời lượng pin ấn tượng nhất hiện nay đều sử dụng công nghệ silicon-carbon này.

Trong khi đó, các gã khổng lồ đang thống trị thị trường phương Tây như Apple, Samsung hay Google vẫn tỏ ra khá thận trọng và chưa chính thức đưa thiết kế này vào các dòng flagship chủ lực. Ngoại lệ duy nhất là Motorola, thương hiệu thuộc sở hữu của tập đoàn Lenovo (Trung Quốc), đã nhanh chóng đưa pin silicon-carbon vào dòng điện thoại gập Razr mới nhất của mình, mở đường cho xu hướng mới tại thị trường Mỹ.

Tại buổi họp báo ra mắt dòng sản phẩm Galaxy S26 vào tháng 2 vừa qua, giới truyền thông đã liên tục đặt câu hỏi chất vấn đại diện Samsung: Tại sao hãng vẫn chưa áp dụng công nghệ pin silicon-carbon có mật độ năng lượng cao như các đối thủ Trung Quốc, dù đã nâng cấp hàng loạt tính năng AI và camera cao cấp?

Ông Sung Hoon Moon, Phó Chủ tịch điều hành của Samsung, chia sẻ thông qua người phiên dịch rằng công ty vẫn đang trong quá trình đánh giá kỹ lưỡng việc áp dụng công nghệ này. Các thử nghiệm nội bộ khắt khe phải đảm bảo rằng pin silicon-carbon đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn về độ bền lẫn tốc độ sạc của hãng.

Vị Phó chủ tịch này nhấn mạnh rằng trải nghiệm người dùng cuối cùng mới là điều quan trọng nhất. Nếu công nghệ này vượt qua được tất cả các bài kiểm tra an toàn và chứng minh được khả năng nâng cao trải nghiệm thực tế, Samsung chắc chắn sẽ cân nhắc đưa vào sử dụng trong tương lai.

Sự thận trọng của các ông lớn như Samsung hay Apple là hoàn toàn dễ hiểu. Họ không muốn đánh đổi danh tiếng và sự an toàn của hàng triệu khách hàng để lấy một công nghệ chưa được kiểm chứng dài hạn trên quy mô lớn. Bài học đắt giá từ sự cố cháy nổ pin dẫn đến việc khai tử dòng Galaxy Note 7 vào năm 2016 vẫn là lời cảnh tỉnh sâu sắc cho toàn ngành di động.

Giáo sư Paul Braun, Giám đốc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vật liệu tại Đại học Illinois ở Urbana-Champaign, giải thích rằng muốn thay đổi thế giới bằng một công nghệ mới, bạn phải có khả năng sản xuất nó một cách ổn định ở quy mô hàng triệu đơn vị.

Đối với các tập đoàn bán ra hàng trăm triệu thiết bị mỗi năm, tính nhất quán, độ an toàn và độ tin cậy của pin Lithium-ion truyền thống vẫn là một tài sản vô giá không thể dễ dàng thay thế trong một sớm một chiều.

Giải mã bước nhảy vọt của công nghệ pin thế hệ mới

Về mặt kỹ thuật, pin silicon-carbon không phải là một loại pin hoàn toàn mới mà là phiên bản nâng cấp thế hệ tiếp theo của công nghệ Lithium-ion quen thuộc. Thay vì sử dụng cực dương (anode) bằng graphite (than chì) như thông thường, các nhà sản xuất đã thay thế bằng hợp chất composite silicon-carbon. Vì silicon có khả năng lưu giữ nhiều ion Lithium hơn gấp nhiều lần so với than chì, thiết kế này giúp tăng đáng kể mật độ năng lượng, đồng thời rút ngắn thời gian sạc.

Tuy nhiên, do silicon có đặc tính giãn nở và co rút mạnh trong quá trình sạc, dễ dẫn đến hiện tượng hỏng hóc vật lý, các kỹ sư đã bổ sung thêm carbon đóng vai trò như một bộ khung đệm ổn định, giúp kéo dài tuổi thọ cho viên pin.

Sự bùng nổ của công nghệ này đang dần định hình lại cuộc chơi. Mẫu OnePlus 15 ra mắt năm ngoái đã gây rúng động giới công nghệ khi sở hữu viên pin silicon-carbon có dung lượng khổng lồ lên tới 7.300 mAh.

Để so sánh, các siêu phẩm hàng đầu hiện nay như Samsung Galaxy S26 Ultra hay iPhone 17 Pro Max cũng chỉ dừng lại ở mức dung lượng quanh ngưỡng 5.000 mAh. Chiếc điện thoại gập Razr Fold của Motorola cũng dễ dàng nhét vừa viên pin 6.000 mAh nhờ tận dụng ưu thế mỏng nhẹ của vật liệu mới này.

Bà Celina Mikolajczak chỉ ra một điểm thú vị về hành vi tiêu dùng giữa các khu vực. Người mua ở Trung Quốc và các nước châu Á thường có xu hướng sẵn sàng trải nghiệm các công nghệ mới và đổi điện thoại thường xuyên hơn. Do đó, đây là thị trường lý tưởng để các hãng thử nghiệm thực tế các công nghệ pin thế hệ mới trước khi tinh chỉnh để đưa ra thị trường toàn cầu.

Một trong những đơn vị tiên phong cung cấp vật liệu này là Group14, công ty có trụ sở tại bang Washington (Mỹ). Sản phẩm SCC55 của họ được quảng cáo là giúp tăng mật độ năng lượng lên tới 50% so với pin truyền thống và đang trực tiếp cung cấp năng lượng cho mẫu Honor Magic 7 Pro.

Ông Rick Costantino, Giám đốc công nghệ kiêm đồng sáng lập của Group14, giải thích về sự khác biệt trong phương pháp chế tạo của họ. Thay vì bọc silicon bằng một lớp carbon mỏng, Group14 tạo ra một cấu trúc carbon xốp giống như miếng bọt biển hoặc chiếc bánh quy chocolate, trong đó các lỗ rỗng chính là nơi chứa silicon. Thiết kế này giúp silicon có không gian để "thở" khi giãn nở trong mỗi chu kỳ sạc, giữ cho cấu trúc pin cực kỳ ổn định.

Đồng quan điểm, ông Gene Berdichevsky, đồng sáng lập kiêm CEO của Sila Nanotechnologies, nhận định rằng mật độ năng lượng cao của silicon là giấc mơ của các nhà thiết kế phần cứng. Nó cho phép họ tự do lựa chọn giữa việc kéo dài thời gian sử dụng, thu nhỏ độ dày của máy, hoặc nhường không gian để tích hợp thêm các linh kiện phần cứng ngốn điện khác như chip xử lý AI.

Ông dự báo chỉ trong vòng 3 năm tới, công nghệ pin này sẽ xuất hiện trong túi quần của hàng tỷ người trên thế giới, đánh dấu bước chuyển mình lớn nhất của hóa học pin trong vòng 35 năm qua.

Những ranh giới công nghệ tiếp theo

Song song với silicon-carbon, các phòng thí nghiệm trên thế giới đang ráo riết nghiên cứu những công nghệ pin thậm chí còn đột phá hơn. Trong đó, pin thể rắn (Solid-state battery) đang là cái tên tạo ra nhiều tiếng vang nhất nhờ mật độ năng lượng vượt trội và độ an toàn cực cao, gần như loại bỏ hoàn toàn nguy cơ cháy nổ nhờ sử dụng chất điện phân dạng rắn thay vì dạng lỏng.

Trở ngại lớn nhất hiện nay của pin thể rắn trên smartphone là yêu cầu về áp suất nén. Để các lớp vật liệu tiếp xúc hoàn hảo với nhau, thiết bị cần một hệ thống cơ học để duy trì áp lực nén liên tục. Việc tích hợp cấu trúc này vào một thiết bị siêu mỏng nhẹ như điện thoại thông minh là điều cực kỳ khó khăn, vô tình biến những chiếc điện thoại mỏng nhẹ trở nên thô kệch và đắt đỏ.

Giáo sư Matt McDowell tại Trung tâm Pin Tiên tiến Georgia Tech dự đoán rằng pin thể rắn sẽ mất từ 5 đến 10 năm nữa để có thể thương mại hóa rộng rãi trên các thiết bị điện tử tiêu dùng. Do đó, các giải pháp như pin bán rắn (semi-solid-state) đang được xem là bước đệm trung gian tạm thời.

Bên cạnh đó, các công nghệ khác như pin lithium-sulfur (mật độ năng lượng lý thuyết cao nhưng nhanh bị chai) hay pin sodium-ion (giá thành rẻ, hoạt động tốt trong thời tiết lạnh nhưng dung lượng thấp, cồng kềnh) cũng đang được phát triển, song vẫn vấp phải quá nhiều rào cản vật lý để có thể sớm tích hợp lên thiết bị di động cá nhân.

Trong khi chờ đợi những bước nhảy vọt tiếp theo của khoa học vật liệu, người dùng buộc phải tự thích ứng và thay đổi thói quen sạc pin của chính mình.

Ông Michael Liu, Giám đốc nghiên cứu tại Volta Foundation, đưa ra một góc nhìn thực tế rằng các nhà sản xuất điện thoại hiểu rất rõ hành vi của chúng ta. Hầu hết mọi người đều có thói quen cắm sạc điện thoại vào mỗi tối trước khi đi ngủ, bất kể dung lượng pin còn lại bao nhiêu. Do đó, việc sở hữu một viên pin dùng được nhiều ngày thực ra không mang lại quá nhiều giá trị khác biệt cho số đông.

*Nguồn: The Verge, Wired, CNET

Băng Băng