Nóng cuộc đua khai thác than chì nhân tạo sản xuất pin xe điện

Một số nhà sản xuất ô tô và pin lớn nhất thế giới và chính phủ Mỹ đang chạy đua để đảm bảo nguồn cung cấp than chì trong bối cảnh có dấu hiệu thiếu hụt khoáng chất phù hợp cho pin. Cho đến nay, giá than chì vẫn chưa phản ánh đúng tình hình nguồn cung khan hiếm.

Brent Nykoliation, phó chủ tịch điều hành của NextSource Materials Inc., công ty đang phát triển một dự án khai thác than chì ở Madagascar, cho biết: “Than chì dường như luôn là vật liệu làm pin bị lãng quên, nhưng nó lại chiếm một nửa lượng pin. Đó là nguyên liệu thô lớn nhất trong pin”.

Than chì là vật liệu không bình thường trong số các vật liệu được coi là quan trọng đối với quá trình chuyển đổi năng lượng vì nó có thể được con người tạo ra cũng như được khai thác. Hầu hết pin lithium-ion đều sử dụng than chì tổng hợp, được sản xuất từ sản phẩm phụ của dầu mỏ, chủ yếu ở Trung Quốc.

Nhưng việc sử dụng quy trình sử dụng nhiều năng lượng, phát thải cao để sản xuất than chì sẽ đánh bại mục đích của pin cung cấp năng lượng cho EV và lưu trữ năng lượng tái tạo.

Theo Benchmark Mineral Intelligence, cơ quan theo dõi chuỗi cung ứng pin, việc sản xuất than chì tổng hợp có thể sử dụng nhiều carbon gấp bốn lần so với than chì tự nhiên.

Các nhà phân tích cho biết khi các nhà sản xuất pin và ô tô tìm cách giảm lượng khí thải carbon trong chuỗi cung ứng của họ, thì nhiều người đang tìm đến than chì tự nhiên. Vấn đề là sự gia tăng nhu cầu đang dẫn đến tình trạng thiếu hụt nguồn cung. Theo Benchmark, đến năm 2030, than chì tự nhiên được dự đoán là một trong những nguyên liệu làm pin thiếu hụt nguồn cung lớn nhất, với nhu cầu vượt xa nguồn cung dự kiến khoảng 1,2 triệu tấn.

Than chì, một dạng kết tinh của carbon, là vật liệu chính ở phía cực dương của hầu hết các loại pin lithium-ion, loại pin này có thể chứa lượng than chì gấp khoảng 5 đến 10 lần so với các vật liệu quan trọng khác như lithium. Khoảng 80% than chì được khai thác trên thế giới đến từ Trung Quốc.

Sản xuất hiện tại cho các mục đích sử dụng khác của than chì như sản xuất thép đã giữ cho thị trường được cung cấp tốt cho đến thời điểm này và ngăn chặn giá tăng đột biến, nhưng các nhà phân tích kỳ vọng điều đó sẽ thay đổi khi pin trở thành nguồn nhu cầu lớn nhất.

Sau khi phần lớn không thay đổi kể từ năm 2020, giá than chì tự nhiên đã tăng 25% vào năm 2022 lên 812,50 USD/tấn, theo Benchmark. Trong khi đó, giá lithium đã tăng gần gấp đôi vào năm ngoái.

Sự thiếu hụt đáng kể về than chì tự nhiên đang khiến các nhà sản xuất pin và ô tô cố gắng ngừng sản xuất ngay bây giờ. Trong năm qua, các công ty như Tesla Inc. và công ty pin khổng lồ Panasonic Holdings Corp. đã ký thỏa thuận với các nhà cung cấp mới nổi để đảm bảo cung cấp đầy đủ.

Cuối năm ngoái, Mỹ đã tài trợ tổng trị giá khoảng 500 triệu USD cho ba nhà sản xuất than chì -Syrah Resources Ltd., Novonix Ltd. và Anovion - để khởi động nguồn cung trong nước bằng cách sử dụng tiền từ dự luật cơ sở hạ tầng năm 2021. Novonix và Anovion cho biết họ tạo ra than chì tổng hợp ít khí thải hơn.

Chính phủ cũng ràng buộc các khoản tín dụng thuế mới cho ô tô điện với lượng nguyên liệu đến từ các nguồn trong nước hoặc đối tác thương mại, làm tăng sự tập trung vào than chì.

Shaun Verner, giám đốc điều hành của Syrah Resources, cho biết: “Động lực và tốc độ mất cân bằng giữa cung và cầu là chưa từng có. Đây thực sự là một giai đoạn tăng trưởng mang tính chuyển đổi của ngành”.

Việc tăng giá gần đây đối với lithium và các kim loại khác đã đẩy giá pin lên cao, đảo ngược tình trạng chi phí pin lithium-ion giảm trong nhiều năm đối với các nhà sản xuất ô tô. Sự gia tăng đã thúc đẩy các công ty xe hơi tập trung hơn vào chuỗi cung ứng của họ.

Nguyên liệu thô chiếm khoảng 70% chi phí của pin lithium-ion vào năm 2022, tăng từ 40% vào năm 2015, theo Benchmark.

Syrah có thỏa thuận cung cấp cho Tesla và có kế hoạch vận chuyển than chì được khai thác từ một địa điểm sản xuất ở Mozambique đến một cơ sở chế biến ở Louisiana, nơi nó sẽ được biến thành vật liệu sẵn sàng cho pin. Công ty này sẽ nhận được tới 220 triệu USD từ hóa đơn cơ sở hạ tầng và được chấp thuận có điều kiện cho khoản vay 107 triệu USD từ văn phòng chương trình cho vay của Bộ Năng lượng Mỹ.

Chuyển sang nguồn cung cấp ở những nơi không ổn định trên thế giới có những vấn đề riêng. Một số nhà phân tích đã đưa ra quan ngại rằng mỏ ở Mozambique đang ở gần một cuộc xung đột.

Ông Verner chia sẻ công ty không gặp phải mối lo ngại lớn nào về an ninh và hợp tác chặt chẽ với các quan chức chính phủ và an ninh địa phương. Một phát ngôn viên của Bộ Năng lượng Mỹ cho biết văn phòng chương trình cho vay thực hiện thẩm định sâu rộng.

Chuỗi cung ứng than chì dự kiến sẽ vẫn lộn xộn trong nhiều năm do nhu cầu khai thác than chì sau đó vận chuyển đi khắp thế giới để xử lý. Thường phải mất vài năm để các mỏ và cơ sở chế biến mới được cấp phép và xây dựng.

Novonix Ltd. cho biết, cơ sở ở Tennessee của họ sản xuất than chì tổng hợp với lượng khí thải thấp hơn.

Có rất ít chất thay thế rẻ tiền cho than chì trong cực dương của pin, giúp tăng hiệu suất khi các ion lithium di chuyển từ cực âm sang cực dương và ngược lại. Một số công ty, chẳng hạn như Sila Nanotechnologists Inc. và Group14 Technologies, đang phát triển cực dương sử dụng silicon làm vật liệu chính theo họ là hiệu quả hơn than chì. Nhưng các chuyên gia về pin cho biết than chì sẽ vẫn là vật liệu cực dương chính trong nhiều năm tới.

John DeMaio, chủ tịch bộ phận xử lý graphene của Graphex Group Ltd nói: “Nhu cầu sẽ không có gì khác ngoài tăng lên”.

Graphex có hoạt động tại Trung Quốc và đang lên kế hoạch xây dựng nhà máy đầu tiên tại Mỹ tại Michigan. Công ty này cũng đang xem xét xử lý than chì từ một mỏ ở Canada để đảm bảo nguyên liệu của nó có thể giúp các nhà sản xuất ô tô đủ điều kiện nhận các khoản tín dụng thuế mới.

Luật này đã thúc đẩy hoạt động của các công ty khởi nghiệp trong nhiều năm đã phải vật lộn để cạnh tranh với Trung Quốc.

Julie Paquet, phó chủ tịch của nhà sản xuất Nouveau Monde Graphite của Canada, đang cố gắng sản xuất than chì gần Quebec và gần đây đã công bố kế hoạch cho một mỏ lớn hơn nói: “Việc có các ưu đãi liên quan trực tiếp đến các nguồn nguyên liệu đã thực sự hữu ích. Nó vừa tăng tốc sự phát triển”.