Khi các nhà sản xuất ôtô như General Motors, Volkswagen và Ford Motor đưa ra những hứa hẹn táo bạo về việc chuyển đổi sang một tương lai của xe điện, một điều hiển nhiên cũng đi kèm là họ sẽ cần rất nhiều pin.
Nhu cầu về pin cho xe điện đã vượt xa nguồn cung, thúc đẩy cơn sốt toàn cầu khi các nhà đầu tư, các công ty cũ và mới lao vào. Họ đua nhau phát triển công nghệ, xây dựng các nhà máy để hỗ trợ hàng triệu chiếc xe điện ra đời.
Ngày trước, pin được xem là một trong những thành phần kém thú vị nhất của ôtô, nhưng nay đã ngược lại. Sản xuất ôtô về cơ bản không thay đổi trong 50 năm qua và hầu như không mang lại nhiều lợi nhuận. Nhưng ngành công nghiệp pin thì đang chín muồi để đổi mới. Công nghệ của nó đang phát triển với tốc độ gợi nhớ đến những ngày đầu tiên của máy tính cá nhân, điện thoại di động hay ôtô. Nó thậm chí có tiềm năng tạo ra Steve Jobs hoặc Henry Ford tiếp theo.
Wood Mackenzie, một công ty tư vấn và nghiên cứu năng lượng, ước tính xe điện sẽ chiếm khoảng 18% doanh số bán xe mới vào năm 2030. Điều đó làm tăng nhu cầu về pin lên khoảng 8 lần so với năng lực sản xuất của các nhà máy hiện nay. Và đó là một ước tính thận trọng. Một số nhà phân tích còn dự đoán doanh số xe điện sẽ tăng nhanh hơn nhiều.
Phòng nghiên cứu của QuantumScape, một startup về pin xe điện ở Thung lũng Silicon. Ảnh: NYT.
Các nhà sản xuất ôtô đang tham gia vào một cuộc đua khốc liệt để có được công thức hóa học cung cấp nhiều năng lượng nhất với giá thấp nhất và trong gói nhỏ nhất. Tháng trước, GM thông báo sẽ kinh doanh hoàn toàn xe điện vào năm 2035, dấu mốc mà các nhà hoạch định chính sách và môi trường xem là điểm quan trọng.
Sản xuất pin hiện do các công ty như Tesla, Panasonic, LG Chem, BYD China và SK Innovation thống trị. Gần như tất cả đều có trụ sở tại Trung Quốc, Nhật Bản hoặc Hàn Quốc. Nhưng cũng có nhiều tên tuổi mới tham gia. Các nhà đầu tư đang đổ tiền vào các công ty khởi nghiệp mà họ tin rằng sắp có bước đột phá.
"Tôi nghĩ chúng ta đang ở giai đoạn sơ khai, có nhiều tiền hơn là những ý tưởng", Andy Palmer, Cựu CEO của Aston Martin và hiện là Phó chủ tịch của InoBat Auto, một công ty khởi nghiệp về pin, bình luận.
QuantumScape, công ty khởi nghiệp ở Thung lũng Silicon có các nhà đầu tư gồm Volkswagen và Bill Gates, đang nghiên cứu một công nghệ có thể giúp pin rẻ hơn, đáng tin cậy hơn và sạc nhanh hơn. Nhưng nó không có doanh số đáng kể và có thể thất bại trong việc sản xuất và bán pin. Tuy nhiên, các nhà đầu tư trên thị trường chứng khoán lại coi công ty có giá trị hơn cả nhà sản xuất ôtô Pháp là Renault.
Trung Quốc và Liên minh châu Âu đang bơm ngân sách vào công nghệ pin, trong khi Mỹ cũng không có ý định đứng ngoài. Trung Quốc coi pin là yếu tố quan trọng đối với tham vọng thống trị ngành công nghiệp xe điện. Chính phủ nước này đã giúp Contemporary Amperex Technology, một phần thuộc sở hữu nhà nước, trở thành một trong những nhà cung cấp pin lớn nhất thế giới nhanh chóng.
Liên minh châu Âu đang trợ cấp sản xuất pin để tránh phụ thuộc vào các nhà cung cấp châu Á và nhằm duy trì việc làm trong ngành công nghiệp ôtô. Tháng trước, Ủy ban châu Âu công bố quỹ 2,9 tỷ euro hỗ trợ sản xuất và nghiên cứu pin. Một phần trong số đó sẽ được chuyển cho Tesla, vì quyết định xây một nhà máy gần Berlin.
Mỹ cũng được cho sẽ thúc đẩy ngành công nghiệp phù hợp với trọng tâm của Tổng thống Biden về biến đổi khí hậu. Trong một quảng cáo vận động tranh cử năm ngoái, ông Biden, người sở hữu chiếc Chevrolet Corvette 1967, cho biết rất mong được lái phiên bản chạy điện chiếc xe thể thao của GM.
Một số nhà máy sản xuất pin đang lập kế hoạch hoặc xây dựng ở Mỹ, bao gồm nhà máy GM đang xây dựng ở Ohio với LG. Nhưng giới phân tích cho rằng các ưu đãi liên bang đối với sản xuất ôtô điện và pin sẽ rất quan trọng để tạo ra một ngành công nghiệp phát triển mạnh ở Mỹ.
"Không có gì bí mật khi Trung Quốc thúc đẩy mạnh mẽ việc sản xuất và phát triển pin", Margaret Mann, một quản lý tại Trung tâm Khoa học Di động Tích hợp thuộc Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia, đơn vị của Bộ Năng lượng Mỹ, nói. "Tôi không bi quan", bà nói về khả năng của Mỹ trong việc sản xuất pin, "Nhưng tôi không nghĩ rằng tất cả các vấn đề đã được giải quyết".
Các doanh nhân làm việc trong lĩnh vực này cho biết đây là những ngày đầu và các công ty Mỹ vẫn có thể đi trước các nhà sản xuất châu Á đang thống trị ngành pin. "Ngành pin hiện không có tính cạnh tranh. Nó có tiềm năng to lớn và rất quan trọng đối với nền kinh tế năng lượng tái tạo, nhưng chúng phải trở nên tốt hơn", Jagdeep Singh, CEO QuantumScape đánh giá.
Hầu hết chuyên gia chắc chắn nhu cầu về pin sẽ tiếp thêm sức mạnh cho Trung Quốc, quốc gia tinh chế hầu hết kim loại được sử dụng trong pin và sản xuất hơn 70% tổng số pin. Theo dự đoán của Roland Berger, một công ty tư vấn quản lý của Đức, khả năng sản xuất pin của Trung Quốc sẽ chỉ giảm nhẹ trong thập kỷ tới, mặc dù kế hoạch mở rộng sản xuất của châu Âu và Mỹ là đầy tham vọng.
Tom Einar Jensen, CEO Freyr, công ty đang xây dựng một nhà máy sản xuất pin ở miền bắc Na Uy cho biết "có sự phân chia địa chính trị sâu sắc". Ông nói rằng, ngành công nghiệp ôtô châu Âu không muốn phụ thuộc quá nhiều vào nhập khẩu từ châu Á nói chung và Trung Quốc nói riêng.
Freyr có kế hoạch huy động 850 triệu USD, một phần của đề xuất sáp nhập với Alussa Energy Acquisition Corporation. Thỏa thuận, được công bố vào tháng 1, sẽ đưa Freyr niêm yết trên sàn New York. Công ty có kế hoạch sản xuất pin bằng công nghệ do 24M Technologies ở Cambridge, Massachusetts phát triển.
Ưu tiên hàng đầu của ngành pin là làm cho nó rẻ hơn. Ông Srinivasan cho biết, bộ pin cho một loại xe điện hạng trung có giá khoảng 15.000 USD, gần gấp đôi mức giá để một chiếc ôtô điện đạt được sự chấp nhận rộng rãi.
Theo Roland Berger, có thể tiết kiệm chi phí hơn bằng cách thực hiện hàng chục cải tiến nhỏ - như sản xuất pin gần nhà máy ôtô để tránh chi phí vận chuyển - và giảm lãng phí. Khoảng 10% nguyên liệu sản xuất pin bị lãng phí vì phương pháp sản xuất không hiệu quả.
Tuy nhiên, trong một nghiên cứu gần đây, Roland Berger cũng cảnh báo nhu cầu ngày càng tăng có thể đẩy giá nguyên liệu thô như lithium, coban và niken lên cao sẽ lấy mất hiệu quả các phần tiết kiệm chi phí đó. Ngoài ra, ngành công nghiệp ôtô cũng đang cạnh tranh về pin với các công ty điện, cần có pin để lưu trữ năng lượng gió, mặt trời. Điều này càng làm tăng nhu cầu pin.
Nhiều công ty đã mọc lên để tìm cách thay thế các khoáng chất đắt tiền được sử dụng trong pin bằng các vật liệu rẻ và phổ biến hơn. OneD Material, có trụ sở tại San Jose, California, tạo ra một chất trông giống như bã cà phê đã qua sử dụng để sử dụng trong các cực dương. Vật liệu này được làm từ silicon, dồi dào và rẻ tiền, để giảm nhu cầu về graphite, vốn khan hiếm và đắt tiền hơn.
Một mảnh pin lithium rắn của QuantumScape. Ảnh: NYT.
Về lâu dài, điểm mấu chốt trong công nghệ pin là thay thế dung dịch lithium lỏng ở lõi của hầu hết loại pin bằng các lớp hợp chất lithium rắn. Pin trạng thái rắn sẽ ổn định hơn và ít bị quá nhiệt, cho phép thời gian sạc nhanh hơn. Chúng cũng sẽ nhẹ hơn.
Toyota Motor và các công ty khác đã đầu tư rất nhiều vào công nghệ này và đã thành công trong việc chế tạo một số loại pin trạng thái rắn. Nhưng phần khó là sản xuất chúng hàng loạt với chi phí hợp lý. Thực tế, phần lớn sự phấn khích của nhà đầu tư xung quanh QuantumScape bắt nguồn từ việc công ty khẳng định rằng họ đã tìm ra vật liệu giải quyết một trong những trở ngại chính đối với việc sản xuất hàng loạt pin trạng thái rắn.
Tuy nhiên, hầu hết trong ngành không mong đợi pin trạng thái rắn sẽ được phổ biến rộng rãi cho đến khoảng năm 2030. Sản xuất hàng loạt pin là "điều khó nhất trên thế giới", Elon Musk, CEO Tesla, cho biết gần đây. "Sản xuất nguyên mẫu thì rất dễ nhưng sản xuất quy mô lớn thì rất khó", ông nói.
Nhưng có một điều chắc chắn là lúc này rất lý tưởng để sở hữu một tấm bằng về điện hóa học. Thị trường đang cần những người hiểu được tính chất của lithium, niken, coban và các vật liệu khác cần cho pin. Jakub Reiter là ví dụ. Ông đã say mê hóa học pin từ khi còn là một thiếu niên vào những năm 1990 ở Praha.
Khi đang thực hiện nghiên cứu sau đại học tại Đức vào năm 2011, ông được sản tuyển vào làm việc tại BMW, bởi công ty muốn hiểu khoa học cơ bản về pin. Năm ngoái, InoBat đã săn đón ông để giúp thành lập một nhà máy ở Slovakia, nơi Volkswagen, Kia, Peugeot và Jaguar Land Rover sản xuất ôtô.
Reiter hiện là người đứng đầu bộ phận khoa học của InoBat, nơi có công nghệ giúp khách hàng nhanh chóng phát triển các loại pin cho các mục đích sử dụng khác nhau, như loại pin giá rẻ cho xe nội đô hoặc phiên bản hiệu suất cao cho xe đường trường. "Hai mươi năm trước, không ai quan tâm nhiều đến pin", còn giờ đây, ông nói, đó là sự cạnh tranh gay gắt và "là một cuộc chiến lớn".
Phiên An (theo NYT)