Với nỗ lực hướng tới năng lượng sạch và nhu cầu về xe điện ngày càng tăng, các nhà sản xuất cần pin - đặc biệt là pin lithium-ion - hơn bao giờ hết.Ví dụ về quá trình chuyển đổi nhanh chóng sang phương tiện chạy bằng pin có ở khắp mọi nơi: Bưu điện Hoa Kỳ công bố ít nhất 40% Phương tiện giao hàng thế hệ tiếp theo và các phương tiện thương mại khác sẽ là xe điện, Amazon đã bắt đầu sử dụng xe tải giao hàng Rivian tại hơn chục thành phố, và Walmart đã thực hiện thỏa thuận mua 4.500 xe tải giao hàng chạy điện.Với mỗi chuyển đổi này, căng thẳng trong chuỗi cung ứng pin sẽ tăng lên.Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về ngành công nghiệp pin lithium-ion và các vấn đề về chuỗi cung ứng hiện tại ảnh hưởng đến quá trình sản xuất và tương lai của loại pin này.
I. Tổng quan về pin Lithium-Ion
Ngành công nghiệp pin lithium-ion phụ thuộc rất nhiều vào việc khai thác nguyên liệu thô và sản xuất pin — cả hai đều dễ bị ảnh hưởng bởi sự can thiệp của chuỗi cung ứng.
Pin lithium-ion chủ yếu bao gồm bốn thành phần chính: cực âm, cực dương, bộ phân tách và chất điện phân, như trong Hình 1. Ở mức độ cao, cực âm (thành phần tạo ra các ion lithium) được cấu tạo từ lithium oxit.1 Cực dương (thành phần lưu trữ các ion lithium) thường được làm từ than chì.Chất điện phân là môi trường cho phép các ion lithium bao gồm muối, dung môi và chất phụ gia chuyển động tự do.Cuối cùng, dải phân cách là rào cản tuyệt đối giữa cực âm và cực dương.
Cực âm là thành phần quan trọng liên quan đến bài viết này vì đây là nơi có nhiều khả năng phát sinh các vấn đề về chuỗi cung ứng nhất.Thành phần của cực âm phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng của pin.2
Các yếu tố bắt buộc của ứng dụng
Điện thoại cầm tay
Máy ảnh
Máy tính xách tay Cobalt và Lithium
Dụng cụ điện
Thiết bị y tế Mangan và Lithium
or
Niken-Coban- Mangan và Lithium
or
Phốt phát và Liti
Với sự phổ biến và nhu cầu liên tục về điện thoại di động, máy ảnh và máy tính mới, coban và lithium là những nguyên liệu thô có giá trị nhất trong sản xuất pin lithium-ion và hiện đang phải đối mặt với sự gián đoạn của chuỗi cung ứng.
Có ba giai đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất pin lithium-ion: (1) khai thác nguyên liệu thô, (2) tinh chế nguyên liệu thô và (3) tự sản xuất và sản xuất pin.Ở mỗi giai đoạn này, có những vấn đề về chuỗi cung ứng cần được giải quyết trong quá trình đàm phán hợp đồng thay vì chờ đợi các vấn đề phát sinh trong quá trình sản xuất.
II.Các vấn đề về chuỗi cung ứng trong ngành pin
Nhà sản xuất
Trung Quốc hiện thống trị chuỗi cung ứng pin lithium-ion toàn cầu, sản xuất 79% tổng số pin lithium-ion gia nhập thị trường toàn cầu vào năm 2021.3 Quốc gia này tiếp tục kiểm soát 61% hoạt động tinh chế lithium toàn cầu để lưu trữ pin và xe điện4 và 100% quá trình xử lý than chì tự nhiên được sử dụng làm cực dương của pin.5 Vị trí thống trị của Trung Quốc trong ngành công nghiệp pin lithium-ion và các nguyên tố đất hiếm liên quan là nguyên nhân gây lo ngại cho cả các công ty và chính phủ.
COVID-19, cuộc chiến ở Ukraine và tình trạng bất ổn địa chính trị không thể tránh khỏi sẽ tiếp tục ảnh hưởng đến chuỗi cung ứng toàn cầu.Cũng giống như bất kỳ ngành công nghiệp nào khác, ngành năng lượng đã, đang và sẽ tiếp tục bị tác động bởi những yếu tố này.Cobalt, lithium và niken—những nguyên liệu quan trọng trong sản xuất pin—có nguy cơ gặp rủi ro trong chuỗi cung ứng do hoạt động sản xuất và xử lý tập trung về mặt địa lý và bị chi phối bởi các khu vực pháp lý bị cáo buộc vi phạm lao động và nhân quyền.Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết của chúng tôi về Quản lý sự gián đoạn chuỗi cung ứng trong kỷ nguyên rủi ro địa chính trị.
Argentina cũng đang đi đầu trong cuộc tranh giành lithium toàn cầu vì nước này hiện chiếm 21% trữ lượng thế giới chỉ với hai mỏ đang hoạt động.6 Tương tự như Trung Quốc, Argentina có sức mạnh đáng kể trong việc khai thác nguyên liệu thô và có kế hoạch mở rộng ảnh hưởng hơn nữa đến chuỗi cung ứng lithium, với 13 mỏ đã được lên kế hoạch và hàng chục mỏ khác đang được triển khai.
Các nước châu Âu cũng đang tăng cường sản xuất, trong đó Liên minh châu Âu sẵn sàng trở thành nhà sản xuất pin lithium-ion lớn thứ hai trên thế giới vào năm 2025 với 11% công suất sản xuất toàn cầu.7
Bất chấp những nỗ lực gần đây,8 Hoa Kỳ không có sự hiện diện đáng kể trong lĩnh vực khai thác hoặc tinh chế kim loại đất hiếm.Vì điều này, Hoa Kỳ phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước ngoài để sản xuất pin lithium-ion.Vào tháng 6 năm 2021, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã công bố bản đánh giá về chuỗi cung ứng pin dung lượng lớn và khuyến nghị thiết lập khả năng sản xuất và xử lý trong nước đối với các nguyên liệu quan trọng để hỗ trợ chuỗi cung ứng pin hoàn toàn trong nước.9 DOE xác định rằng nhiều năng lượng công nghệ phụ thuộc nhiều vào các nguồn nước ngoài không an toàn và không ổn định—đòi hỏi sự tăng trưởng trong nước của ngành pin.10 Để đáp lại, DOE đã đưa ra hai thông báo về ý định vào tháng 2 năm 2022 nhằm cung cấp 2,91 tỷ USD để thúc đẩy sản xuất pin lithium-ion của Hoa Kỳ, vốn rất quan trọng đối với đang phát triển ngành năng lượng.11 DOE dự định tài trợ cho các nhà máy tinh chế và sản xuất vật liệu pin, cơ sở tái chế và các cơ sở sản xuất khác.
Công nghệ mới cũng sẽ thay đổi cục diện sản xuất pin lithium-ion.Lilac Solutions, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại California, cung cấp công nghệ có thể phục hồi lượng lithium12 gấp đôi so với các phương pháp truyền thống.13 Tương tự, Princeton NuEnergy là một công ty khởi nghiệp khác đã phát triển một phương pháp bền vững, rẻ tiền để sản xuất pin mới từ pin cũ.14 Mặc dù loại công nghệ mới này sẽ giảm bớt nút thắt trong chuỗi cung ứng nhưng nó không làm thay đổi thực tế là việc sản xuất pin lithium-ion phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu thô sẵn có.Điểm mấu chốt vẫn là sản xuất lithium hiện tại của thế giới tập trung ở Chile, Australia, Argentina và Trung Quốc.15 Như được chỉ ra trong Hình 2 bên dưới, sự phụ thuộc vào nguyên liệu có nguồn gốc nước ngoài có thể sẽ tiếp tục trong vài năm tới cho đến khi phát triển hơn nữa công nghệ pin không dựa vào kim loại đất hiếm.
Hình 2: Nguồn sản xuất lithium trong tương lai
B. Giá cả
Trong một bài báo riêng, Lauren Loew của Foley đã thảo luận về việc giá lithium tăng phản ánh nhu cầu về pin ngày càng tăng, với chi phí tăng hơn 900% kể từ năm 2021.16 Những đợt tăng giá này tiếp tục diễn ra khi lạm phát vẫn ở mức cao nhất mọi thời đại.Chi phí pin lithium-ion ngày càng tăng, cùng với lạm phát, đã dẫn đến giá xe điện tăng.Để biết thêm thông tin về tác động của lạm phát đối với chuỗi cung ứng, hãy xem bài viết Tai ương lạm phát: Bốn cách chính để các công ty giải quyết lạm phát trong chuỗi cung ứng.
Những người ra quyết định sẽ muốn nhận thức được tác động của lạm phát đối với các hợp đồng liên quan đến pin lithium-ion của họ.“Tại các thị trường lưu trữ năng lượng lâu đời như Mỹ, chi phí cao hơn đã khiến một số nhà phát triển dự án tìm cách đàm phán lại giá hợp đồng với các bên mua.Những cuộc đàm phán lại này có thể mất thời gian và trì hoãn việc vận hành dự án.”Helen Kou, cộng tác viên lưu trữ năng lượng tại công ty nghiên cứu BloombergNEF.17 cho biết
C. Vận chuyển/Tính dễ cháy
Pin lithium-ion được quản lý như một vật liệu nguy hiểm theo Quy định về vật liệu nguy hiểm của Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ (DOT) của Cơ quan Quản lý An toàn Đường ống và Vật liệu Nguy hiểm (PHMSA) của Bộ Giao thông Vận tải Hoa Kỳ.Không giống như pin tiêu chuẩn, hầu hết pin lithium-ion đều chứa vật liệu dễ cháy và có mật độ năng lượng cực cao.Kết quả là pin lithium-ion có thể quá nóng và bốc cháy trong một số điều kiện nhất định, chẳng hạn như đoản mạch, hư hỏng vật lý, thiết kế hoặc lắp ráp không đúng.Một khi đã bốc cháy, các đám cháy của pin và pin lithium có thể khó dập tắt.18 Do đó, các công ty cần nhận thức được những rủi ro tiềm ẩn và đánh giá các biện pháp phòng ngừa thích hợp khi tham gia vào các giao dịch liên quan đến pin lithium-ion.
Cho đến nay, chưa có nghiên cứu thuyết phục nào xác định liệu xe điện có dễ tự cháy hơn so với xe truyền thống hay không.19 Nghiên cứu cho thấy xe điện chỉ có 0,03% khả năng bốc cháy, so với động cơ đốt truyền thống là 1,5% khả năng bốc cháy .20 Xe hybrid—có pin điện áp cao và động cơ đốt trong—có nguy cơ cháy xe cao nhất ở mức 3,4%.21
Ngày 16/2/2022, một tàu chở hàng chở gần 4.000 phương tiện từ Đức sang Mỹ bốc cháy ở Đại Tây Dương.22 Gần hai tuần sau, tàu chở hàng bị chìm giữa Đại Tây Dương.Mặc dù không có tuyên bố chính thức nào về sự cố của các phương tiện truyền thống và xe điện trên tàu, nhưng các phương tiện sử dụng pin lithium-ion sẽ khiến đám cháy khó dập tắt hơn.
III.Phần kết luận
Khi thế giới hướng tới năng lượng sạch hơn, các câu hỏi và vấn đề liên quan đến chuỗi cung ứng sẽ ngày càng gia tăng.Những câu hỏi này cần được giải quyết càng sớm càng tốt trước khi thực hiện bất kỳ hợp đồng nào.Nếu bạn hoặc công ty của bạn tham gia vào các giao dịch trong đó pin lithium-ion là thành phần nguyên liệu, thì có những rào cản đáng kể về chuỗi cung ứng cần được giải quyết sớm trong quá trình đàm phán về nguồn nguyên liệu thô và các vấn đề về giá cả.Do nguồn nguyên liệu thô sẵn có hạn chế và sự phức tạp liên quan đến việc phát triển các mỏ lithium, các công ty nên tìm kiếm những con đường thay thế để thu được lithium và các thành phần quan trọng khác.Các công ty sử dụng pin lithium-ion nên đánh giá và đầu tư vào công nghệ có hiệu quả kinh tế, đồng thời tối đa hóa khả năng tồn tại và khả năng tái chế của những loại pin này để tránh các vấn đề về chuỗi cung ứng.Ngoài ra, các công ty có thể ký kết các thỏa thuận kéo dài nhiều năm về lithium.Tuy nhiên, do phụ thuộc nhiều vào kim loại đất hiếm để sản xuất pin lithium-ion, các công ty nên cân nhắc kỹ lưỡng về nguồn cung kim loại và các vấn đề khác có thể ảnh hưởng đến việc khai thác và tinh chế, chẳng hạn như các vấn đề địa chính trị.
Thời gian đăng: 24-09-2022