Ngành sản xuất pin có thể bắt kịp sự bùng nổ của xe điện?

Lĩnh vực xe điện (EV) đang tăng trưởng nhanh chóng. Tuy nhiên, lĩnh vực sản xuất pin xe điện có tăng trưởng kịp để đáp ứng với những mục tiêu tham vọng đó hay không?

Theo số liệu của công ty nghiên cứu BloombergNEF, thị phần xe điện trong tổng doanh số bán ô tô dự báo tăng từ dưới 10% trong năm 2021 lên 40% vào năm 2030. Con số này sẽ vào khoảng 25-40 triệu chiếc. Số xe điện này, và hàng triệu sản phẩm điện tử khác, sẽ cần rất nhiều pin.

Công ty quản lý tài sản Bernstein dự báo, nhu cầu pin cho xe điện sẽ tăng 9 lần vào năm 2030 lên 3.200 GWh. Trong khi đó, công ty tư vấn năng lượng Rystad dự báo con số trên ở mức 4.000 GWh.

Những dự báo đó giải thích vì sao chuỗi giá trị pin toàn cầu đang vô cùng sôi động, từ nơi khai thác lithium ở sa mạc Atacama (Chile) đến Hungary – nơi nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới CATL (Trung Quốc) ngày 12/8 vừa công bố khoản đầu tư 7,5 tỷ USD để xây dựng “siêu nhà máy” (gigafactory) thứ hai ở châu Âu.

Các công ty sản xuất ô tô phương Tây đang nỗ lực giảm sự phụ thuộc vào ngành công nghiệp pin của Trung Quốc giữa bối cảnh căng thẳng địa chính trị. Giá các kim loại sản xuất pin đã tăng vọt và dự kiến sẽ đẩy chi phí sản xuất pin tăng lên trong năm 2022 – lần đầu tiên trong hơn 10 năm trở lại đây.

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

“Siêu” tham vọng của ngành pin

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

Bernstein tính toán rằng, tổng nguồn cung pin hiện tại và dự kiến trong tương lai của 6 nhà sản xuất pin hàng đầu thế giới – 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 đó có nghĩa là nhu cầu thiếu hụt sẽ do các công ty mới bù đắp, nhưng để bước vào ngành công nghiệp pin thâm dụng vốn này là việc không hề dễ dàng.

Một vấn đề đáng chú ý, theo chuyên gia Matteo Fini của công ty phân tích S&P Global Mobility, 1 gigafactory mất ba năm để xây dựng nhưng cần nhiều thời gian hơn – có thể thêm vài năm – để đạt công suất tối đa. Do đó, sản lượng thực tế vào năm 2030 có thể ít hơn ước tính về lý thuyết. Hơn nữa, công nghệ và thông số kỹ thuật riêng biệt của các nhà sản xuất có nghĩa là pin của một nhà máy này không thể thay thế cho pin của nhà máy khác – vấn đề này có thể tạo ra các “nút thắt cổ chai” trong chuỗi cung ứng pin.

Khó khăn 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 nước này chiếm gần 80% công suất sản xuất pin toàn thế giới. Benchmark Minerals dự báo thị phần của Trung Quốc sẽ giảm trong một thập kỷ tới nhưng vẫn duy trì ở mức gần 70%. Mỹ có thể nắm giữ 12% công suất toàn cầu, và châu Âu chiếm phần lớn còn lại.

Nhu cầu xe điện tăng không quá nhanh ở Mỹ có thể giảm bớt áp lực cho các nhà sản xuất ô tô ở thị trường nước này. Công ty tư vấn Deloitte kỳ vọng xe điện tiêu thụ tại thị trường Mỹ chỉ ở mức dưới 5 triệu xe, trong tổng số 31 triệu xe điện dự kiến được bán ra vào năm 2030, con số này ở Trung Quốc là 15 triệu xe và châu Âu là 8 triệu xe. Các nhà sản xuất ô tô lớn của Mỹ đã liên doanh với các nhà sản xuất pin lớn của Hàn Quốc để đảm bảo nguồn cung pin trong nước. Vào tháng Bảy, Ford và SK Innovation đạt thỏa thuận xây dựng một nhà máy pin ở Tennessee và 2 nhà máy ở Kentucky. Cùng tháng, Detroit đạt được thỏa thuận nhập khẩu pin 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 được mở rộng nhanh chóng ở châu Âu. Volkswagen dự định xây 6 gigafactory vào năm 2030. BMW đang hợp tác với công ty pin Hàn Quốc, còn Mercedes-Benz đầu tư vào sản xuất pin ở châu Âu thông qua liên doanh. Một số công ty khởi nghiệp như Northvolt (Thụy Điển) – có Volkswagen và Volvo “chống lưng” – cũng đang bận rộn tăng công suất. Tuy nhiên, ngành công nghiệp ô tô của châu Âu dường như vẫn khá phụ thuộc vào các nhà sản xuất pin Trung Quốc. Nhà máy đầu tiên của CATL ở châu Âu đặt tại Đức, sẽ bắt đầu hoạt động vào cuối năm nay, trong khi một số thành phần vẫn cần được nhập khẩu từ Trung Quốc.

Đây vẫn là vấn đề “đau đầu” của các hãng ô tô châu Âu. Tình hình còn 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 nguồn nhiệt điện 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 những khó khăn trong quá trình sản xuất, vấn đề thiếu nguồn cung còn phức tạp và trầm trọng hơn trong khâu khai thác kim loại phục chuỗi cung ứng pin. Lấy ví dụ nickel. Nhờ mức tăng sản lượng lớn 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 có thể sử dụng trong pin điện. Chúng có thể được tinh chế thành những thành phần tương thích với pin, nhưng quá trình nấu chảy nickel này cũng thải ra lượng carbon 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 rằng lượng khí thải đó đã đi ngược với các mục tiêu môi trường khi sản xuất xe điện. Các nhà sản xuất ô tô (đặc biệt là ở châu Âu) có thể tránh sử dụng các thành phần có sử dụng nguồn nickel này.

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

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

Dự kiến đến năm 2026, thị trường lithium có thể thặng dư trở 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 tốn kém 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 ngoái.

Nguồn lithium cao cấp cũng đối diện với tương lai không chắc chắn. Chile đề xuất đưa vấn đề quốc hữu hóa tất cả tài nguyên thiên nhiên ra trưng cầu dân ý vào tháng 9/2022. Australia cũng đang định điều chỉnh thuế, trong khi nước này vốn có thuế khai khoáng thuộc hàng cao nhất trên 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 khoảng từ 5 năm 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 góp vốn trong 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 sút từ nay đến năm 2030. Thay đổi trong thiết kế pin có thể làm 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.

Hoạt động khai thác tại mỏ nickel ở Sorowako, Indonesia. Ảnh: Reuters

Xây dựng năng lực “tự cung tự cấp”

Ngay cả khi ngành công nghiệp xe điện của phương Tây có thể đảm bảo 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 đang độc quyền.

Các công ty Trung Quốc tinh chế gần 70% 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. Cũng theo Trafigura, các công ty châu Âu và Bắc Mỹ dự kiến buộc phải dựa vào các nhà cung cấp nước ngoài – thường là Trung Quốc – ít nhất một nửa công suất chuyển đổi quặng tinh chế thành nguyên liệu sản xuất pin.

Các chính phủ phương Tây nhận thức rất rõ nhu cầu cấp thiết 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 thành 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.