Có thể ngành sản xuất pin đuổi kịp sự phát triển mạnh mẽ của xe điện không?

Lĩnh vực xe điện (EV) đang phát triển với tốc độ nhanh chóng. Tuy nhiên, liệu ngành sản xuất pin xe điện có đủ năng lực để đáp ứng những mục tiêu tham vọng đó không?

Lĩnh vực xe điện (EV) đang phát triển với tốc độ nhanh chóng. Tuy nhiên, liệu ngành sản xuất pin xe điện có đủ năng lực để đáp ứng những mục tiêu tham vọng đó không?

Dự báo từ công ty nghiên cứu BloombergNEF cho thấy thị phần của xe điện trong tổng doanh số ô tô dự kiến sẽ tăng lên 40% vào năm 2030, với khoảng 25-40 triệu chiếc xe. Số lượng lớn này cần rất nhiều pin.

Công ty quản lý tài sản Bernstein dự báo nhu cầu pin cho xe điện sẽ tăng đến 9 lần vào năm 2030, lên 3.200 GWh, trong khi công ty tư vấn năng lượng Rystad dự kiến con số này có thể lên đến 4.000 GWh.

Những dự báo này làm rõ tại sao ngành sản xuất pin trên toàn cầu đang rất sôi động, từ việc khai thác lithium ở sa mạc Atacama (Chile) đến Hungary, nơi nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới CATL (Trung Quốc) vừa công bố việc đầu tư 7,5 tỷ USD để xây dựng một “siêu nhà máy” (gigafactory) thứ hai ở châu Âu.

Các công ty sản xuất ô tô phương Tây đang cố gắng giảm sự phụ thuộc vào ngành công nghiệp pin của Trung Quốc, đặc biệt là trong bối cảnh căng thẳng chính trị. Giá của các kim loại trong pin đã tăng cao và dự kiến sẽ làm tăng chi phí sản xuất pin trong năm 2022 - điều này chưa từng xảy ra trong hơn 10 năm qua.

Trong tháng 6/2022, BloombergNEF đã có sự nghi ngờ về dự đoán trước đó về việc chi phí mua và vận hành xe điện sẽ rẻ hơn so với xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2024. Các mục tiêu xa hơn, như lệnh cấm của Liên minh châu Âu (EU) đối với ô tô sử dụng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2035, có thể sẽ không thực hiện được.

Khát vọng 'siêu' của ngành sản xuất pin

Theo công ty tư vấn Benchmark Minerals, nếu 282 gigafactory mà các công ty sản xuất pin đã lên kế hoạch xây dựng được đưa vào hoạt động đúng kế hoạch vào năm 2031, thì công suất sản xuất pin toàn cầu sẽ lên đến 5.800 GWh.

Bernstein ước tính rằng, tổng nguồn cung pin hiện tại và dự kiến trong tương lai từ 6 nhà sản xuất pin hàng đầu thế giới - bao gồm BYD và CATL của Trung Quốc; LG, Samsung và SK Innovation của Hàn Quốc; và Panasonic của Nhật Bản - sẽ tăng lên 1.360 GWh vào cuối thập kỷ này. Điều này có nghĩa là sẽ có nhu cầu thiếu hụt và các công ty mới sẽ phải bù đắp, nhưng để thâm nhập vào ngành công nghiệp pin vốn phức tạp này là một thách thức không hề dễ dàng.

Một điều đáng chú ý, theo chuyên gia Matteo Fini của công ty phân tích S&P Global Mobility, một gigafactory mất ba năm để xây dựng nhưng cần nhiều thời gian hơn - có thể mất thêm vài năm - để đạt công suất tối đa. Do đó, sản lượng thực tế vào năm 2030 có thể ít hơn so với ước tính lý thuyết. Hơn nữa, công nghệ và thông số kỹ thuật riêng của từng nhà sản xuất có nghĩa là pin từ một nhà máy không thể thay thế cho pin từ một nhà máy khác - điều này có thể gây ra các 'nút thắt cổ chai' trong chuỗi cung ứng pin.

Thách thức lớn nhất đối với các nhà sản xuất ô tô phương Tây là sự thống trị của Trung Quốc trong sản xuất pin. Các nhà máy tại đây chiếm gần 80% công suất sản xuất pin trên toàn thế giới. Benchmark Minerals dự đoán thị phần của Trung Quốc sẽ giảm trong một thập kỷ tới nhưng vẫn giữ ở mức gần 70%. Mỹ có thể sở hữu 12% công suất toàn cầu, và châu Âu giữ phần lớn phần còn lại.

Nhu cầu xe điện tại Mỹ tăng không quá nhanh có thể giảm bớt áp lực đối với các nhà sản xuất ô tô ở thị trường này. Công ty tư vấn Deloitte dự đoán xe điện tiêu thụ tại thị trường Mỹ chỉ ở mức dưới 5 triệu xe, trong tổng số 31 triệu xe dự kiến được bán ra vào năm 2030, trong khi số liệu tương ứng ở Trung Quốc là 15 triệu xe và châu Âu là 8 triệu xe. Các nhà sản xuất ô tô lớn của Mỹ đã hợp tác với các nhà sản xuất pin lớn của Hàn Quốc để đảm bảo nguồn cung pin trong nước. Vào tháng 7, Ford và SK Innovation đã đạt thỏa thuận xây dựng một nhà máy pin ở Tennessee và 2 nhà máy ở Kentucky. Cùng tháng, Detroit đã đạt được thỏa thuận nhập khẩu pin từ CATL. GM và LG Energy cùng đầu tư hơn 7 tỷ USD cho 3 nhà máy pin ở Michigan, Ohio và Tennessee.

Trong khi đó, chuỗi cung ứng pin đang mở rộng nhanh chóng ở châu Âu. Volkswagen dự định xây dựng 6 gigafactory vào năm 2030. BMW hợp tác với công ty pin Hàn Quốc, Mercedes-Benz đầu tư vào sản xuất pin ở châu Âu thông qua liên doanh. Các công ty khởi nghiệp như Northvolt (Thụy Điển) - được hỗ trợ bởi Volkswagen và Volvo - cũng đang tăng công suất. Tuy nhiên, ngành công nghiệp ô tô châu Âu vẫn phụ thuộc khá nhiều vào các nhà sản xuất pin Trung Quốc. Nhà máy đầu tiên của CATL ở châu Âu sẽ bắt đầu hoạt động vào cuối năm nay, trong khi một số thành phần vẫn cần phải nhập khẩu từ Trung Quốc.

Đây vẫn là vấn đề nan giải của các hãng ô tô châu Âu. Tình hình trở nên phức tạp hơn khi Giám đốc điều hành Northvolt Peter Carlsson chỉ ra rằng, đề xuất áp thuế với hàng nhập khẩu thải ra nhiều khí carbon có thể làm tăng thêm 5-8% giá pin nhập từ Trung Quốc, nếu chúng được sản xuất bằng nhiên liệu than. Những quy định như vậy sẽ thúc đẩy triển vọng của Northvolt vì công ty hoạt động bằng nguồn năng lượng thủy điện sạch. Quy định này cũng hạn chế khá nhiều khả năng nhập khẩu pin từ nước ngoài của các nhà sản xuất ô tô châu Âu.

'Nút thắt cổ chai' trong nguồn cung nguyên liệu

Bên cạnh khó khăn trong quá trình sản xuất, vấn đề thiếu nguồn cung còn phức tạp và nghiêm trọng hơn trong quá trình khai thác kim loại để sản xuất pin. Lấy ví dụ về nickel. Nhờ sự gia tăng sản lượng ở Indonesia - chiếm 37% thị phần nickel toàn cầu - nguồn cung trên thị trường có vẻ được đảm bảo.

Tuy nhiên, nickel của Indonesia không phải là loại cao cấp phù hợp cho việc sản xuất pin điện. Chúng có thể được tinh chế thành các thành phần phù hợp cho pin, nhưng quá trình nấu chảy nickel này cũng tạo ra lượng khí carbon thải ra nhiều hơn gấp ba lần so với việc tinh chế nickel của Canada, New Caledonia hoặc Nga.

Socrates Economou, chuyên gia thị trường hàng hóa của công ty phân tích Trafigura Insights, cho biết lượng khí thải này đi ngược lại với các mục tiêu môi trường trong sản xuất xe điện. Các nhà sản xuất ô tô (đặc biệt là ở châu Âu) có thể tránh sử dụng các thành phần này có sử dụng nguồn nickel.

Giá cobalt tăng mạnh vào năm 2018 đã thúc đẩy các nhà sản xuất pin phát triển các loại pin ít sử dụng cobalt hơn. Ngoài ra, kế hoạch mở rộng các mỏ khai thác ở CHDC Congo (DRC), nơi có trữ lượng cobalt lớn nhất thế giới, và ở Indonesia cũng sẽ đảm bảo nguồn cung cho các nhà sản xuất pin ít nhất cho đến năm 2027. Tuy nhiên, nhiều công ty phương Tây tuyên bố sẽ không mua cobalt từ CHDC Congo vì các vấn đề về lao động và quy định về khai thác của nước này.

Yếu tố không ổn định lớn nhất đối với ngành sản xuất pin lithium là sự thiếu hụt lithium. Sự khan hiếm nguyên liệu này khiến một số nhà sản xuất hàng điện tử tiêu dùng phải giảm sản lượng.

Dự kiến đến năm 2026, thị trường lithium có thể thặng dư lại nhờ các dự án mới đi vào hoạt động. Tuy nhiên, hầu hết chúng nằm ở Trung Quốc và dựa vào các mỏ lithium chất lượng thấp. Điều này có nghĩa chi phí khai thác và xử lý lithium ở Trung Quốc sẽ cao hơn so với các mỏ ở Australia hay Mỹ Latinh. Ông Economou ước tính, để các mỏ này có hiệu quả kinh tế, giá lithium carbonate phải có giá 35.000 USD/tấn - con số này thấp hơn mức giá cao hiện tại nhưng vẫn gấp 3 lần so với năm trước.

Nguồn lithium cao cấp cũng đối mặt với tương lai không chắc chắn. Chile đề xuất đưa vấn đề quốc hữu hóa tài nguyên thiên nhiên ra trưng cầu dân ý vào tháng 9/2022. Australia cũng đang định điều chỉnh thuế, trong khi nước này có thuế khai khoáng thuộc hàng cao nhất thế giới, có thể ngăn cản các khoản đầu tư mới vào lĩnh vực khai thác lithium.

Cuối tháng Bảy, Tổng giám đốc của Albemarle Corp, nhà sản xuất lithium hàng đầu thế giới, cảnh báo rằng, bất chấp nỗ lực mở rộng nguồn cung, các nhà sản xuất ô tô sẽ phải đối mặt với một cuộc chiến khốc liệt để có được lithium từ nay đến năm 2030.

Việc xây dựng các mỏ mất từ 5 đến 25 năm, nên còn rất ít thời gian để đưa những mỏ mới vào vận hành trong thập kỷ này. Giám đốc phát triển của một công ty khai khoáng lớn cho biết thị trường cho các kim loại 'xanh' vẫn còn quá nhỏ để các 'ông lớn' khai khoáng tham gia. Hầu hết họ không muốn đánh cược vào các quốc gia như CHDC Congo, nơi rất khó thực thi hợp đồng. Các công ty khai thác nhỏ hơn thường thực hiện các dự án nhiều rủi ro nên không thể huy động vốn trên các thị trường niêm yết. Các nhà đầu tư cũng không mặn mà với các ngành công nghiệp khai khoáng vốn được coi là rủi ro và không thân thiện với môi trường.

Kể từ đầu năm 2021, các nhà sản xuất ô tô đã đầu tư vào khoảng 20 dự án khai thác nickel và 5 khoản đầu tư khác dành cho lithium và cobalt. Hầu hết dự án này đều có sự tham gia của các công ty phương Tây. Ví dụ, vào tháng Ba, Volkswagen đã công bố một liên doanh với hai công ty khai khoáng Trung Quốc để đảm bảo nguồn cung nickel và cobalt cho các nhà máy sản xuất xe điện của hãng ở Trung Quốc. Tháng trước, GM cho biết họ sẽ trả trước cho Livent, một nhà sản xuất lithium, 200 triệu USD để đảm bảo nguồn cung. Tuy nhiên, chuyên gia Mick Davis tại công ty đầu tư Vision Blue Resources cho rằng những dự án trên khó có thể lấp đầy sự thiếu hụt.

Trong khi đó, vai trò của nguyên liệu tái chế - thường chiếm 1/4 nguồn cung trên thị trường kim loại - dự kiến sẽ giảm từ nay đến năm 2030. Thay đổi trong thiết kế pin có thể giảm bớt nhu cầu đối với các kim loại khan hiếm nhất, nhưng hiệu suất pin cũng có thể bị ảnh hưởng. Lithium đặc biệt khó thay thế. Các công nghệ loại bỏ hoàn toàn lithium vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.

Xây dựng khả năng 'tự cung tự cấp'

Ngay cả khi ngành công nghiệp xe điện phương Tây có đủ nguyên liệu và năng lực sản xuất pin, họ vẫn sẽ đối mặt với một thách thức lớn là tinh chế - lĩnh vực mà Trung Quốc gần như kiểm soát độc đáo.

Các công ty Trung Quốc chiếm gần 70% lượng lithium, 84% nickel và 85% cobalt của thế giới. Trafigura dự báo, thị phần của nickel và cobalt sẽ duy trì ở mức trên 80% trong ít nhất 5 năm tới. Theo Trafigura, các công ty châu Âu và Bắc Mỹ dự kiến phải dựa vào các nhà cung cấp nước ngoài - thường là Trung Quốc - để chuyển đổi ít nhất một nửa quặng thành nguyên liệu sản xuất pin.

Các chính phủ phương Tây hiểu rõ cần phải đa dạng hóa nguồn cung pin. Năm ngoái, Tổng thống Mỹ Joe Biden công bố kế hoạch chi tiết để thúc đẩy chuỗi cung ứng pin nội địa. Đạo luật về cơ sở hạ tầng, được thông qua vào năm 2021, dành 3 tỷ USD cho lĩnh vực sản xuất pin ở Mỹ. Đạo luật Giảm lạm phát (IRA) vừa được Quốc hội Mỹ thông qua ngày 12/8, cũng bao gồm những gói hỗ trợ ngành pin trong nước, từ khai khoáng, sản xuất tại Mỹ hoặc ở các nước đồng minh.

EU đã thiết lập một liên minh pin toàn khối vào năm 2017 để phối hợp các nỗ lực công và tư, cho biết 127 tỷ euro (129 tỷ USD) đã được đầu tư trong năm ngoái trong toàn bộ chuỗi cung ứng. EU dự kiến sẽ rót thêm 382 tỷ euro trong năm 2030. Phần lớn các khoản hỗ trợ sẽ tập trung giúp châu Âu và Mỹ 'tự cung tự cấp' pin thành phẩm vào năm 2027.