Thế giới thiếu nguồn cung pin lithium-ion, nhiều quốc gia lo lắng

Giá pin lithium-ion được dự báo sẽ tăng mạnh trong năm 2022 do thiếu nguồn cung nguyên liệu thô, các quốc gia lớn bắt đầu có những giải pháp thay thế.

Theo Hãng tin Bloomberg, năm 2021, trên toàn cầu có khoảng 475.000 tấn lithium đã được khai thác và tinh chế, Trung Quốc và Australia là hai nhà sản xuất lớn nhất thế giới. Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) dự đoán nhu cầu toàn cầu về lithium sẽ tăng hơn 40 lần vào năm 2040. Tại Trung Quốc, nước sản xuất pin lớn nhất, giá lithium cacbonat đạt mức 261.500 tệ (hơn 41.000 USD)/tấn vào cuối năm 2021, cao hơn 5 lần so với đầu năm.

Mỹ đang làm gì?

Trước tình thế mới, chính quyền Mỹ đã công bố một kế hoạch chi tiết để bắt đầu sản xuất và tinh chế lithium trong nước. Nằm sâu trong sa mạc Nam California là một giàn khoan khổng lồ đang khai thác nguồn năng lượng của tương lai.

Công ty Controlled Thermal Resources đang phát triển một dự án chiết xuất lithium từ nước muối khai thác tại hồ Salton Sea ở California. Giám đốc Điều hành công ty, ông Jim Turner cho rằng dự án sẽ không chỉ biến đổi một vùng đất khô cằn, mà còn giúp Mỹ giành được độc lập về năng lượng, loại bỏ sự phụ thuộc của nước này vào Trung Quốc.

Một nhà máy điện địa nhiệt dọc theo Biển Salton gần Calipatria.

Theo thông tin từ công ty Imperial Irrigation District, hiện tại có 10 nhà máy địa nhiệt và hai dự án khai thác lithium khác đang hoạt động tại hồ Salton Sea, cách thành phố Los Angeles khoảng 240km về phía đông nam.

Tiếp đến, các nhà nghiên cứu của trường đại học Texas (Mỹ) đã tạo ra một vật liệu pin mới sử dụng nguyên liệu chính là natri. Loại pin này có độ ổn định cao, có khả năng sạc lại nhanh như pin Lithium-ion truyền thống.

Trong khoảng một thập kỷ, các nhà khoa học và kỹ sư đã phát triển pin sử dụng natri, thay thế lithium được sử dụng trong pin Lithium-ion hiện tại với giá thành rẻ hơn và thân thiện với môi trường hơn. Tuy nhiên, trong các loại pin natri trước đây, một thành phần có tên anode sẽ có khả năng khiến pin bị chập điện và thậm chí phát nổ.

Trong một đột phá về pin natri gần đây của Đại học Texas, các nhà nghiên cứu đã chế tạo được một loại vật liệu mới giải quyết được vấn đề trên và sạc nhanh như pin Lithium-ion.

“Loại nguyên liệu mới này sẽ giải quyết một lúc hai vấn đề”, Giáo sư David Mitlin, người đã thiết kế vật liệu mới này cho biết.

Nhóm chuyên gia sẽ tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu liên quan đến pin natri. Trước mắt, họ hy vọng sẽ hợp tác với các nhà sản xuất pin để phát triển và thử nghiệm vật liệu mới của họ trong xe điện và các thiết bị lưu trữ năng lượng.

Ấn Độ tìm giải pháp thay thế

Trong khi đó Ấn Độ đang đầu tư công nghệ sản xuất pin sử dụng các nguyên liệu khác làm thành phần chính thay vì lithium như hiện nay.

Theo Hãng tin The Better India, các tập đoàn như Reliance Industries và các công ty khởi nghiệp như Sentient Labs có trụ sở tại Pune, Indi Energy có trụ sở tại Roorkee và Sodion Energy ở Coimbatore đang đạt được những bước tiến lớn trong công nghệ pin natri-ion, do công nghệ natri-ion ít tốn kém hơn so với công nghệ pin Lithium-ion hiện tại.

Pin natri-ion còn có các ứng dụng rộng rãi từ lưu trữ quy mô lưới đến nguồn điện dự phòng.

Ông Mukesh Ambani, Chủ tịch tập đoàn RIL

Một số nhà sản xuất cho rằng pin Li-ion là thành phần đắt nhất của xe điện, chiếm tới 40-50% giá thành của một sản phẩm. Nếu pin natri-ion được sản xuất trên quy mô lớn, nhiều người trong lĩnh vực này tin rằng xe điện sẽ có giá cả phải chăng hơn.

“Về giá thành, pin natri-ion sẽ rẻ hơn pin Lithium-ion khoảng 30 – 40% theo ước tính của chúng tôi”, ông Bala Pachayappa, cựu giám đốc công nghệ của Ampere Electric, hiện là CEO của Sodion Energy nói với The Better India.

Pin natri-ion của Ấn Độ . Ảnh: The Better India.

Bên cạnh đó, Reliance New Energy Solar Ltd (RNESL), một công ty con thuộc sở hữu của tập đoàn RIL của Ấn Độ cũng cho biết công nghệ pin natri-ion đã được cấp bằng sáng chế của họ sẽ mang lại những lợi thế đáng kể so với các công nghệ pin cũ, đặc biệt là Lithium-ion.

“Công nghệ natri-ion do Faradion phát triển cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng và pin hàng đầu trên toàn cầu, an toàn, bền vững, cung cấp mật độ năng lượng cao và có tính cạnh tranh đáng kể”, ông Mukesh Ambani, Chủ tịch RIL cho biết.

Ngoài ra, Ấn Độ cũng đang phát triển một công nghệ sản xuất pin khác sử dụng nhôm. Indian Oil Corp., công ty dầu quốc gia đã hợp tác với công ty khởi nghiệp Phinergy Ltd. đến từ Israel để phát triển pin aluminum – air (pin nhôm – không khí).

Nước này có trữ lượng lớn về bauxit – loại quặng được dùng để sản xuất ra nhôm, Ấn Độ cũng đã đầu tư khá nhiều vào ngành sản xuất nhôm trong những năm qua và đang trở thành nơi luyện nhôm lớn thứ 2 thế giới.

Pin Aluminum-air. Ảnh: Times of India.

Giám đốc bộ phận Nghiên cứu và Phát triển của Indian Oil Corp, ông Ramakumar cho biết lithium rất khan hiếm trong lãnh thổ Ấn Độ và chúng tôi bắt đầu hướng đến việc tìm kiếm một nguyên tố khác có sẵn và dồi dào trong tự nhiên.

“Pin Aluminum – air có thể giành được lợi thế so với Lithium-ion trên ba khía cạnh là giá thành rẻ hơn, các phương tiện sử dụng có tầm hoạt động xa hơn và an toàn hơn”, ông Ramakumar cho biết thêm.

Châu Âu loay hoay

Trái ngược với Mỹ và Ấn Độ, các nước Châu Âu thay vì tập trung phát triển các công nghệ mới thay thế pin Lithium-ion, lại tìm cách đẩy mạnh khai thác và tinh chế lithium. Đối với nguồn tài nguyên quý giá này, Châu Âu chủ yếu phụ thuộc vào nhập khẩu và nhu cầu của họ đang ngày một tăng.

Mỏ khai thác Lithium ở Châu Âu.

Nhưng châu Âu thậm chí sẽ không đáp ứng được hơn 30% nhu cầu lithium, niken và coban vào năm 2030, theo một báo cáo được đệ trình lên chính phủ Pháp trong tuần này.

Nhu cầu về lithium của Châu Âu đã nằm trong chương trình nghị sự của các bộ trưởng và quan chức EU tại một hội nghị ở Paris hôm 13/1. Chủ đề này cũng sẽ xuất hiện trở lại khi các bộ trưởng công nghiệp EU tập trung tại thành phố Lens, miền bắc nước Pháp vào ngày 31/1 và 1/2.

Tuy nhiên Châu Âu không thiếu nguồn nguyên liệu thô với các mỏ khai thác ở Pháp, Đức, Bồ Đào Nha, Cộng hòa Séc và Serbia.

Một công ty khai thác mỏ của Pháp cũng đã phát triển công nghệ chiết xuất lithium từ nước muối ở Alsace, miền đông nước Pháp. Đây một bước đột phá công nghệ mới của Châu Âu giúp mở ra những tiềm năng mới về khai thác lithium.

Đức cũng sẽ xây dựng một nhà máy tinh chế lithium vào năm 2024 do tập đoàn Rock Tech Lithium của Canada xây dựng và tại Bồ Đào Nha, một nhà máy tinh luyện lithium do công ty dầu khí Bồ Đào Nha Galp Energia và nhà sản xuất pin Northvolt của Thụy Điển đứng đầu vừa được công bố.