Vì sao pin là công nghệ then chốt của thế kỷ 21?

Từ điện thoại thông minh đến các trang trại năng lượng mặt trời, nền kinh tế toàn cầu đang chuyển dịch từ thời đại nhiên liệu sang thời đại lưu trữ. Công nghệ này nằm ở giao điểm của hầu hết mọi chuyển đổi công nghiệp — xe điện, năng lượng tái tạo, robot và hiện đại hóa lưới điện. Pin không còn là một thành phần nữa mà chúng là yếu tố tạo nên một hệ thống năng lượng hoàn toàn mới.

Với ngành xe điện, công nghệ pin là xương sống, đóng vai trò vừa là trái tim vừa là bộ não của những cỗ máy hiện đại này. Về cốt lõi, công nghệ pin EV bao gồm việc thiết kế, sản xuất và ứng dụng pin cung cấp năng lượng cho xe điện. Những loại pin này rất quan trọng vì chúng quyết định phạm vi hoạt động, hiệu suất và tác động môi trường của xe điện.

Khi thế giới chuyển đổi sang các giải pháp giao thông bền vững hơn, vai trò của pin EV ngày càng trở nên quan trọng. Những loại pin này giúp giảm lượng khí thải carbon và giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường liên quan đến các phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống.

Bối cảnh hiện tại của công nghệ pin EV được đánh dấu bằng sự đổi mới và phát triển nhanh chóng. Với sự ra đời của pin lithium-ion, hiệu suất của xe điện đã được cải thiện đáng kể, mang lại phạm vi hoạt động xa hơn và thời gian sạc nhanh hơn.

Tiến bộ này đóng vai trò quan trọng trong việc giảm lượng khí thải carbon trong giao thông vận tải và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Các nghiên cứu và phát triển đang diễn ra trong công nghệ pin EV hứa hẹn những cải tiến lớn hơn nữa, với những đột phá tiềm năng về mật độ năng lượng, giảm chi phí và tính bền vững đang ở phía trước.

Bên cạnh đó, khi các chính phủ thúc đẩy quá trình khử cacbon và tích hợp năng lượng tái tạo, nhu cầu lưu trữ năng lượng đáng tin cậy đã trở nên cấp thiết. Năng lượng mặt trời và gió mang lại sự dồi dào, nhưng không liên tục. Pin đóng vai trò cầu nối, san bằng các đỉnh và đáy, ổn định lưới điện và giúp năng lượng sạch có thể được điều phối theo ý muốn.

Yêu cầu cấp thiết đó đang thúc đẩy đầu tư chưa từng có. Các nhà máy Gigafactory đang mọc lên khắp châu Âu và châu Á, khi các quốc gia cạnh tranh để đảm bảo chuỗi cung ứng lithium, niken và coban. Cuộc đua này vừa mang tính chiến lược vừa mang tính công nghệ. An ninh năng lượng trong thế kỷ này sẽ không phụ thuộc vào việc ai kiểm soát trữ lượng dầu mỏ, mà phụ thuộc vào việc ai làm chủ khoa học vật liệu và quy mô sản xuất.

Đối với châu Âu, rủi ro đặc biệt cao. Ngành công nghiệp ô tô của lục địa này đang trải qua quá trình chuyển đổi nhanh nhất trong lịch sử, tái trang bị các nhà máy để sản xuất điện trong khi cố gắng giữ chuỗi giá trị pin trong phạm vi biên giới của mình. Các công ty từng chế tạo động cơ giờ đây đang học cách tinh chế khoáng sản và lắp ráp pin, một quá trình tái công nghiệp hóa được ngụy trang dưới vỏ bọc bền vững.

Tuy nhiên, pin không phải là công nghệ tĩnh. Bản thân hóa học đang phát triển. Pin lithium-ion, vốn định hình kỷ nguyên số sơ khai, đang chạm đến giới hạn về mật độ năng lượng và hiệu quả chi phí. Làn sóng tiếp theo như pin thể rắn, pin natri-ion và pin lai, hứa hẹn những hệ thống sạc nhanh hơn, an toàn hơn với tuổi thọ dài hơn và giảm sự phụ thuộc vào khoáng sản quý hiếm.

Các công ty khởi nghiệp và viện nghiên cứu đang khám phá các vật liệu có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn với ít ràng buộc địa chính trị hơn. Kết quả có thể là một bối cảnh năng lượng phi tập trung, dân chủ hóa, nơi lưu trữ giá rẻ, có thể tái chế và được sản xuất tại địa phương. Biên giới đổi mới đã chuyển từ mỏ dầu sang phòng thí nghiệm.

Câu chuyện đầu tư phản ánh câu chuyện công nghệ. Sản xuất pin đòi hỏi nhiều vốn, với chi phí được tính bằng hàng tỷ USD và lợi nhuận thu được trong nhiều thập kỷ. Nhưng quy mô là không thể cưỡng lại. Các nhà phân tích đã mô tả pin là "chất bán dẫn mới" - phần cứng nền tảng mà toàn bộ nền kinh tế sẽ phụ thuộc vào.

Các tập đoàn từ khai thác mỏ đến sản xuất đang tích hợp theo chiều dọc, tạo ra các liên minh mới giữa các nhà sản xuất ô tô, tiện ích và nhà cung cấp vật liệu. Thị trường tài chính cũng đã phản ứng tương tự, coi lưu trữ năng lượng vừa là cơ sở hạ tầng vừa là lĩnh vực tăng trưởng. Vốn đầu tư mạo hiểm đã chuyển từ ứng dụng sang nguyên tử.

Tầm quan trọng chiến lược của chúng còn mở rộng sang cả quốc phòng và địa chính trị. Các quốc gia kiểm soát việc sản xuất pin tiên tiến sẽ định hình chuỗi cung ứng toàn cầu cho giao thông vận tải, năng lượng và công nghệ giống như dầu mỏ từng quyết định các liên minh và xung đột.

Điều làm nên sự nổi bật của câu chuyện về pin chính là sự yên tĩnh của nó. Không có nhà máy lọc dầu hay ngọn lửa, không có đường ống xuyên biên giới. Cơ sở hạ tầng của nền kinh tế pin ẩn mình bên trong các container, ô tô và tường — một động cơ vô hình thúc đẩy kỷ nguyên công nghiệp tiếp theo.

Câu hỏi cuối cùng không phải là liệu thế giới có thể sản xuất đủ pin hay không, mà là liệu chúng có thể sản xuất chúng một cách bền vững hay không: tìm nguồn cung ứng vật liệu một cách có đạo đức, tái chế chúng một cách hiệu quả và đảm bảo lợi ích của điện khí hóa vượt ra ngoài thế giới giàu có.