Thế giới có thể sản xuất pin ô tô điện nếu không có Trung Quốc?

Khôi Nguyên

30/05/2023

Bất chấp hàng tỷ USD đầu tư của phương Tây, Trung Quốc đang vẫn tiến xa trong công cuộc khai thác khoáng sản quý hiếm khắp thế giới, đào tạo kỹ sư và xây dựng các nhà máy khổng lồ, trong khi phần còn lại của thế giới có thể mất hàng thập kỷ để bắt kịp. Thậm chí đến năm 2030, Trung Quốc sẽ sản xuất nhiều hơn gấp đôi số lượng pin so với mọi quốc gia khác cộng lại, theo ước tính từ Benchmark Minerals.

Khai thác mỏ

Quặng lithium được chất lên các xe tải khai thác bên trong mỏ đá ở mỏ Pilbara Minerals ở Tây Australia vào ngày 18 tháng 4. Một nửa nguồn cung cấp thành phần pin quan trọng của thế giới được khai thác ở Australia, nơi gần như toàn bộ được vận chuyển đến Trung Quốc. Ảnh: NYT.

Các công ty Trung Quốc hiện có cổ phần trong các nhà sản xuất trên năm châu lục.

Ô tô điện sử dụng lượng khoáng sản quý hiếm gấp khoảng sáu lần so với ô tô thông thường do có pin và Trung Quốc có quyền quyết định ai sẽ lấy khoáng sản trước và với giá nào.

Mặc dù Trung Quốc có ít mỏ nguyên liệu thiết yếu dưới lòng đất, nhưng họ đã theo đuổi một chiến lược dài hạn để giành được nguồn cung cấp giá rẻ và ổn định. Các công ty Trung Quốc, dựa vào sự hỗ trợ của nhà nước, đã mua cổ phần của các công ty khai thác mỏ trên năm châu lục.

Trung Quốc sở hữu hầu hết các mỏ coban ở Congo, nơi có phần lớn nguồn cung cấp nguyên liệu khan hiếm này cần thiết cho loại pin phổ biến nhất trên thế giới. Các công ty Mỹ không theo kịp và thậm chí bán mỏ cho các đối tác Trung Quốc.

Do đó, Trung Quốc kiểm soát 41% hoạt động khai thác coban trên thế giới và khai thác nhiều nhất đối với lithium, chất mang điện tích của pin.

Nguồn cung cấp niken, mangan và than chì toàn cầu lớn hơn nhiều và pin chỉ sử dụng một phần nhỏ. Nhưng nguồn cung cấp ổn định các khoáng sản này của Trung Quốc vẫn mang lại lợi thế cho nước này. Các khoản đầu tư của Trung Quốc vào Indonesia sẽ giúp nước này trở thành nhà kiểm soát niken lớn nhất vào năm 2027, theo dự báo của công ty tư vấn CRU Group.

Than chì chủ yếu được khai thác ở Trung Quốc. Các nhà sản xuất Mỹ tổng hợp than chì với chi phí lớn hơn nhiều.

Các nước phương Tây cũng sở hữu các mỏ ở nước ngoài và đang cố gắng bắt kịp Trung Quốc. Nhưng họ đã miễn cưỡng hơn khi đưa tiền vào các quốc gia có chính phủ không ổn định hoặc thực hành lao động kém. Và họ đã chậm chạp trong việc đẩy mạnh sản xuất của mình.

Một mỏ mới có thể mất hơn 20 năm để đạt được sản lượng tối đa. Mặc dù Mỹ đang đầu tư để khai thác trữ lượng lithium đáng kể của mình, nhưng nỗ lực này đã vấp phải nhiều lo ngại về môi trường và địa phương.

Tinh chế

Bất kể ai khai thác khoáng sản, gần như mọi thứ đều được chuyển đến Trung Quốc để tinh chế thành vật liệu cấp pin.

Sau khi quặng được lấy từ lòng đất, nó thường được nghiền thành bột và sau đó được xử lý bằng nhiệt và hóa chất để cô lập các hợp chất khoáng.

Tinh chế cần một lượng lớn năng lượng. Khoáng sản pin cần năng lượng gấp ba đến bốn lần so với thép hoặc đồng để tạo ra. Ví dụ, dạng ưu tiên của lithium cần được nung nóng, hấp và sấy khô. Được chính phủ hỗ trợ bằng đất đai và năng lượng giá rẻ, các công ty Trung Quốc đã có thể tinh chế khoáng sản với khối lượng lớn hơn và chi phí thấp hơn những nước khác. Điều này đã khiến các nhà máy lọc dầu ở những nơi khác phải đóng cửa.

Tinh chế cũng thường gây ô nhiễm và các nhà máy lọc dầu của Trung Quốc được hưởng lợi từ các quy định môi trường ít nghiêm ngặt hơn. Nghiền than chì gây ô nhiễm không khí. Xử lý niken tạo ra chất thải độc hại, phải được xử lý trong các cấu trúc đặc biệt trong đại dương hoặc dưới lòng đất. Các chuyên gia cho rằng việc sử dụng các phương pháp bền vững hơn để xử lý khoáng sản pin dẫn đến tăng chi phí.

Hiện ngay cả Mỹ cũng có rất ít khả năng xử lý. Một nhà máy lọc dầu thường mất từ hai đến năm năm để xây dựng. Đào tạo công nhân và điều chỉnh thiết bị có thể mất thêm thời gian. Nhà máy tinh chế lithium đầu tiên của Úc, có một số quyền sở hữu của Trung Quốc, đã được phê duyệt vào năm 2016 nhưng không thể sản xuất lithium cấp pin cho đến năm ngoái.

Trung Quốc sản xuất hầu hết các bộ phận trong pin

Trung Quốc trở thành nhà sản xuất pin lớn nhất một phần nhờ tìm ra cách sản xuất các bộ phận pin hiệu quả với chi phí thấp hơn.

Thành phần quan trọng nhất là cực âm, cực dương của pin. Trong tất cả các vật liệu làm pin, cực âm là vật liệu khó chế tạo nhất và tốn nhiều năng lượng nhất. Cho đến vài tháng trước, cực âm phổ biến nhất được sử dụng kết hợp niken, mangan và coban, còn được gọi là cực âm NMC. Công thức này cho phép pin lưu trữ nhiều điện năng trong một không gian nhỏ, giúp ô tô điện có phạm vi hoạt động xa hơn.

Trung Quốc đã đầu tư vào một giải pháp thay thế rẻ hơn mà hiện đã chiếm một nửa thị trường cực âm. Được gọi là LFP, đối với phốt phát sắt lithium, các cực âm này sử dụng sắt và phốt phát có sẵn rộng rãi thay vì niken, mangan và coban.

Đối với các nước phương Tây, LFP là cơ hội để vượt qua các nút thắt cổ chai trong việc cung cấp khoáng sản. Nhưng Trung Quốc lại sản xuất gần như toàn bộ LFP của thế giới.

Mỹ chỉ sản xuất khoảng 1% catốt trên thế giới, tất cả đều là NMC. Các công ty Mỹ quan tâm đến LFP, nhưng họ phải hợp tác với các công ty Trung Quốc có kinh nghiệm sản xuất nó.

Các công ty Trung Quốc sản xuất hầu hết các thành phần khác của pin. Chúng chiếm ưu thế trong việc sản xuất cực dương, cực âm của pin. Trung Quốc cũng bán hầu hết các dải phân cách, một lớp nằm giữa cực âm và cực dương để tránh đoản mạch. Chất điện phân, được làm chủ yếu từ muối lithium và dung môi, cần thiết cho độ dẫn điện và bốn nhà sản xuất chất điện phân hàng đầu trên thế giới đều là Trung Quốc.

Trung Quốc có nhiều ô tô điện nhất trên đường và gần như tất cả chúng đều sử dụng pin do Trung Quốc sản xuất. Năm 2015, Bắc Kinh ban hành chính sách ngăn chặn các đối thủ nước ngoài và nâng cao nhu cầu của người tiêu dùng. Các nhà sản xuất pin Trung Quốc như CATL và BYD đã phát triển vượt trội so với các đối thủ Nhật Bản và Hàn Quốc để trở thành nhà sản xuất lớn nhất thế giới.

8 năm sau, chính quyền Biden mới hiện đang theo đuổi một chiến lược tương tự để thúc đẩy sự phát triển của pin ở Mỹ.

Nhưng trong một ngành kinh doanh với chi phí vốn khổng lồ và tỷ suất lợi nhuận thấp, các công ty Trung Quốc đã có một khởi đầu thuận lợi sau nhiều năm kinh nghiệm và tài trợ của nhà nước.

Việc lắp ráp pin rất phức tạp và kỹ thuật. Các vật liệu cực âm và cực dương được gắn vào các tấm kim loại mỏng, mỗi tấm có độ dày bằng 1/5 sợi tóc người. Sau đó, chúng được xếp chồng lên nhau bằng các chất phân tách, làm ẩm bằng chất điện phân và cuộn lại. Toàn bộ quá trình cần diễn ra trong phòng giảm thiểu các hạt không khí và độ ẩm.

Theo Heiner Heimes, giáo sư tại Đại học RWTH Aachen Đức, Trung Quốc có thể xây dựng các nhà máy sản xuất pin với chi phí gần bằng một nửa so với các nước ở Bắc Mỹ hoặc Châu Âu. Những lý do chính để Trung Quốc làm được điều đó nhờ chi phí lao động thấp hơn và có nhiều nhà sản xuất thiết bị hơn ở Trung Quốc.

Trong khi đó, các nhà đầu tư Mỹ vẫn cảnh giác về việc bỏ tiền vào xe điện ô tô truyền thống vẫn có lãi, công nhân Mỹ cần được đào tạo các kỹ năng mới và các ưu đãi của chính phủ Mỹ để giúp ngành công nghiệp xe điện có thể biến mất trong chu kỳ bầu cử tổng thống tiếp theo.

Theo Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược và Quốc tế, Trung Quốc đã chi hơn 130 tỷ USD cho các ưu đãi nghiên cứu, hợp đồng của chính phủ và trợ cấp cho người tiêu dùng. Người mua ô tô điện ở Trung Quốc được giảm thuế, đăng ký xe rẻ hơn, có chỗ đậu xe ưu đãi và tiếp cận mạng lưới sạc điện rộng khắp. Các khoản đầu tư của Trung Quốc đã cho phép nước này dẫn đầu thế giới về sản xuất, thiết bị và thiết kế sản phẩm.

Các chuyên gia cho rằng bất kỳ quốc gia nào khác cũng không thể tự chủ trong chuỗi cung ứng pin, bất kể quốc gia đó có lao động rẻ hơn hay tìm được các đối tác toàn cầu khác như Trung Quốc. Các công ty ở bất cứ đâu trên thế giới sẽ tìm cách thiết lập quan hệ đối tác với các nhà sản xuất Trung Quốc để tham gia hoặc mở rộng trong ngành.

"Không ai có thể thành công trong lĩnh vực xe điện mà không có sự hợp tác nào đó với Trung Quốc bằng cách trực tiếp hoặc gián tiếp”, Scott Kennedy, cố vấn cấp cao tại Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược Quốc tế (CSIS) nhận định.