Một cuộc kiểm đếm bằng sáng chế giữa các quốc gia liên quan đến các loại pin được sáng chế hậu pin lithium-ion trong 10 năm qua cho thấy Trung Quốc đang dẫn đầu với hơn một nửa số bằng sáng chế.
Việc đánh giá bằng sáng chế cho pin natri-ion cũng cho thấy Trung Quốc đang áp đảo Nhật Bản và Mỹ, trong đó các công ty Trung Quốc dự kiến sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt loại pin này trong năm nay.
Nhật Bản và Mỹ cũng đang gấp rút phát triển các giải pháp thay thế với chi phí thấp hơn cho các loại pin có nguyên liệu hạn chế về tài nguyên cho nỗ lực khử cacbon nhưng lại tụt lại đằng sau so với Trung Quốc.
Viện Nghiên cứu Chiến lược Toàn cầu của Mitsui & Co. sử dụng công cụ phân tích bằng sáng chế từ LexisNexis, một dịch vụ thông tin sở hữu trí tuệ có trụ sở tại Mỹ cho thấy có tổng cộng 9.862 bằng sáng chế có hiệu lực tính đến tháng 12/2022, tăng gấp 12 lần trong 10 năm qua.
Khi các công ty và viện nghiên cứu có bằng sáng chế đang hoạt động được tính theo quốc gia, Trung Quốc đứng đầu với 5.486 bằng sáng chế, chiếm hơn 50% tổng số.
Là quốc gia từng giữ vị trí số 1 cho đến năm 2015, Nhật Bản hiện đang đứng ở vị trí thứ hai với 1.192 bằng sáng chế, tiếp theo là 719 của Mỹ, 595 của Hàn Quốc và 128 của Pháp.
Trung Quốc cũng nổi bật trong bảng xếp hạng bằng sáng chế theo tổ chức. Quốc gia này có 7 tổ chức trong top 10, bao gồm Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) và Công nghệ Amperex đương đại (CATL).
Viện Mitsui đã đánh giá, không chỉ dựa trên số lượng bằng sáng chế mà còn cả chỉ số tổng thể tính đến chất lượng của bằng sáng chế. Trong chỉ số của LexisNexis, dựa trên các yếu tố như số lần trích dẫn các bằng sáng chế khác, Trung Quốc đứng đầu với 4.930 điểm. Vị trí thứ hai thuộc về Mỹ với 2.630 điểm. Nhật Bản từng đứng ở vị trí dẫn đầu cho đến năm 2017 nhưng hiện đứng ở vị trí thứ ba với 2.260 điểm.
Trung Quốc đặc biệt mạnh về pin natri-ion, loại pin được dự đoán sẽ đánh bại pin lithium-ion ngày nay trong các thiết bị của tương lai. Natri là một nguồn tài nguyên dồi dào và có thể làm giảm việc sử dụng các nguyên liệu công nghiệp khan hiếm như lithium. Mặc dù dung lượng của chúng sẽ thấp hơn so với pin lithium-ion, nhưng chi phí của chúng sẽ rẻ hơn từ 60% đến 70%.
CATL - nhà sản xuất pin ô tô lớn nhất thế giới - đã công bố kế hoạch sản xuất hàng loạt và cung cấp pin natri-ion cho xe điện vào năm 2023. Các công ty khác cũng đang gấp rút thương mại hóa công nghệ này.
Trung Quốc cũng đứng đầu về pin kẽm-ion, đây là một loại pin thế hệ tiếp theo khác và được cho là rất an toàn.
Trước đó, Nhật Bản từng dẫn đầu thế giới trong cuộc đua phát triển loại pin lithium-ion chủ đạo hiện nay. Theo một báo cáo do Văn phòng Bằng sáng chế Châu Âu (EPO) và Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) tổng hợp vào năm 2020, 40% bằng sáng chế liên quan đến pin lithium-ion từ năm 2014 đến 2018 có nguồn gốc từ Nhật Bản. Đối với tất cả các loại pin được sử dụng trong xe điện, Nhật Bản chiếm phần lớn bằng sáng chế.
Trong khi đó, lithium và coban dùng trong pin ngày nay được sản xuất chủ yếu ở Nam Mỹ và châu Phi. Giá của lithium và coban đã tăng vọt do nhu cầu về xe điện tăng lên. Đặc biệt là ở Trung Quốc, nơi xe điện và các nguồn năng lượng tái tạo đang nhanh chóng được áp dụng, việc phát triển pin làm từ các nguồn tài nguyên dồi dào như natri đang tăng tốc.
Bên cạnh đó, chính phủ Trung Quốc đang thúc đẩy phát triển pin thế hệ tiếp theo để mở rộng việc sử dụng năng lượng tái tạo và xe điện. Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 về đổi mới khoa học và công nghệ trong lĩnh vực năng lượng kéo dài đến năm 2025, đã kêu gọi tập trung nghiên cứu về pin natri-ion. Đây là một bước phát triển công nghệ được kỳ vọng sẽ giúp giảm nhu cầu lưới điện vào giờ cao điểm và thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo.
Tuy nhiên, Nhật Bản và Mỹ tuy tụt lại về tổng thể nhưng vẫn có thế mạnh riêng. Nhật Bản đứng đầu trong đánh giá tổng thể về các bằng sáng chế liên quan đến pin florua-ion. Mỹ xếp hạng dẫn đầu về pin magie-ion. Dung lượng của pin florua-ion có thể gấp 10 lần so với pin lithium-ion.
Chính phủ Nhật Bản đang hỗ trợ các dự án nghiên cứu theo ngành và học thuật, bao gồm cả những dự án do Toyota, Nissan và Đại học Kyoto thực hiện. Một số người tin rằng việc thương mại hóa các loại pin thế hệ tiếp theo này sẽ diễn ra vào những năm 2030.