Những mẫu xe điện (EV) bán chạy nhất thế giới trong năm qua thuộc về các thương hiệu nổi tiếng và quen thuộc như Tesla Model Y và Tesla Model 3 (Mỹ); BYD Atto 3/Yuan Plus, BYD Dolphin, BYD Seagull (Trung Quốc); VW ID.4 (Đức)...

Tesla Inc. đã lập nhiều kỷ lục trong năm qua. Riêng với Model Y – mẫu SUV crossover cỡ trung chạy pin sản xuất từ năm 2020, hãng xe của tỷ phú Elon Musk đã bán được gần 800.000 chiếc chỉ trong 8 tháng đầu năm 2023. Trong quý IV/2023, gã khổng lồ xe điện Mỹ đã vận chuyển kỷ lục khoảng 485.000 chiếc thuộc mọi mẫu xe của mình.

Đáng chú ý, Tesla đã bị đối thủ BYD (từ viết tắt của Build Your Dream) “vượt mặt” khi nhà sản xuất xe điện hàng đầu Trung Quốc bán được tới gần 526.000 chiếc trong quý cuối cùng của năm 2023. Nhưng tính chung cả năm, Tesla vẫn giữ vững “ngôi vương” trong làng xe điện khi bán được 1,8 triệu chiếc.

Với tham vọng về phát thải ròng bằng 0 hiện đang được đặt lên hàng đầu trong chương trình nghị sự chính trị của nhiều chính phủ trên thế giới, doanh số bán xe điện đang phá vỡ những kỷ lục mới. Nhu cầu về xe điện tăng vọt đang thúc đẩy nhu cầu đối với các loại khoáng sản tối quan trọng liên quan và chuỗi cung ứng pin xe điện cũng đang nhanh chóng mở rộng.

Nhưng những điểm nghẽn trong chuỗi cung ứng nguyên liệu sản xuất pin – thành phần đắt nhất trong một chiếc xe điện, chiếm khoảng 30-40% giá thành sản phẩm – khiến loại phương tiện này vẫn chưa thể “rẻ” trong tương lai gần.

Ông Jim Farley, CEO của Ford, nhà sản xuất xe hơi lớn thứ hai của Mỹ, cho rằng có thể phải đến năm 2030 mới đạt được sự ngang bằng về chi phí giữa xe điện và xe động cơ đốt trong trên thị trường toàn cầu.

Dự đoán của ông Farley là có cơ sở. Theo một nghiên cứu mới của Viện Rocky Mountain (RMI), chi phí pin sẽ giảm một nửa trong thập kỷ này – từ 151 USD mỗi kilowatt giờ (kWh) vào năm 2022 xuống còn 60-90 USD mỗi kWh, khiến xe điện “lần đầu tiên có giá rẻ như xe xăng ở mọi thị trường vào năm 2030”.

Pin là bộ phận đắt đỏ nhất và chiếm khoảng 40% giá của một chiếc xe điện. Nhưng chi phí này đã giảm với tốc độ đáng kể trong thập kỷ qua và sẽ tiếp tục đà này trong thời gian tới khi các nhà sản xuất ô tô đầu tư vào hóa chất pin, vật liệu và phần mềm mới để tạo ra những chiếc xe điện hiệu quả hơn, ông Kingsmill Bond, chiến lược gia năng lượng tại RMI cho biết.

Theo đó, được thúc đẩy bởi giá pin giảm, xe điện có thể đạt mức giá ngang bằng với các mẫu xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2024 ở châu Âu, năm 2025 ở Trung Quốc, năm 2026 ở Mỹ, và năm 2027 ở Ấn Độ đối với ô tô cỡ trung bình và sớm hơn đối với ô tô cỡ nhỏ.

Đồng thời, xe điện được dự báo sẽ chiếm 2/3 doanh số bán ô tô toàn cầu vào năm 2030. Theo phân tích của RMI, sự tăng trưởng nhanh chóng của các mẫu xe điện ở châu Âu và Trung Quốc “ngụ ý rằng doanh số bán xe điện sẽ tăng ít nhất 6 lần vào năm 2030, chiếm 62-86% doanh số”.

Trên thực tế, doanh số toàn cầu vào năm 2023 của xe điện – bao gồm xe thuần điện (BEV) và xe lai sạc điện (PHEV) – đã tăng 20% so với năm trước đó nhờ mức tăng trưởng mạnh mẽ ở Bắc Mỹ và Trung Quốc bù đắp cho doanh số bán hàng thấp hơn ở châu Âu, theo công ty nghiên cứu thị trường Rho Motion.

Riêng trong tháng 11/2023, doanh số xe điện toàn cầu đã lập kỷ lục mới hàng tháng, với 1,4 triệu chiếc, tăng từ mức 1,1 triệu chiếc cùng kỳ năm 2022. Ông Charles Lester, chuyên gia quản lý dữ liệu của Rho Motion, cho biết: “Doanh số bán hàng tiếp tục tăng bất chấp nhiều tâm lý tiêu cực trên thị trường và chúng tôi kỳ vọng doanh số bán hàng sẽ tiếp tục tăng mạnh trong tháng tới”.

Mặc dù nhu cầu xe điện ở châu Âu đã chậm lại trong vài tháng cuối năm ngoái vì người tiêu dùng đang chờ đợi những mẫu xe tốt hơn, rẻ hơn sẽ đến trong vòng 2-3 năm tới, doanh số bán hàng ở “cựu lục địa” sẽ vẫn được duy trì vì Liên minh châu Âu (EU) đã đặt mục tiêu chấm dứt bán các mẫu xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch từ năm 2035.

Mỹ vẫn chưa cam kết về thời hạn ngừng bán các mẫu xe động cơ đốt trong, nhưng California và New York đều đang nhắm mục tiêu chuyển sang chỉ bán các mẫu xe không phát thải vào năm 2035.

“Không có gì là thái quá khi chứng kiến sự tăng trưởng liên tục theo cấp số nhân của xe điện. Đây là điều người ta nên mong đợi”, ông Bond, chiến lược gia năng lượng tại RMI, cho biết. Và như một điều tất yếu, sự “lên ngôi” của xe điện sẽ là “hồi chuông báo tử” cho xe động cơ đốt trong.

RMI nhận thấy rằng doanh số bán xe xăng toàn cầu đã đạt đỉnh vào năm 2017 và đến giữa thập kỷ này, số lượng xe bị loại bỏ sẽ nhiều hơn số lượng được bán ra. Theo đó tổng số xe động cơ đốt trong có mặt trên đường phố sẽ bão hòa và “rơi tự do” vào năm 2030 khi những chiếc xe này kết thúc vòng đời và được thay thế bằng xe điện.

Phần lớn sự tăng trưởng doanh số bán xe điện và sự sụt giảm nhu cầu xe chạy bằng nhiên liệu hóa thạch sẽ đến từ Trung Quốc, quốc gia hiện là nước tiêu thụ xe mới lớn nhất thế giới, theo RMI. Cho tới nay, Trung Quốc vẫn là thị trường ô tô tại một quốc gia lớn nhất thế giới.

“Hành động chính sách phối hợp nhằm loại bỏ dần các phương tiện sử dụng nhiên liệu hóa thạch vào năm 2035 ở EU, Mỹ và Trung Quốc có thể mang lại sự ngang bằng về giá mua xe điện trong những năm tới, ở các thị trường đó và hơn thế nữa”, Giáo sư Mei Mei Aileen Lam, chuyên gia tại Dự án EEIST của Đại học Exeter (Anh), cho biết.

“Nó sẽ tạo điều kiện cho một quá trình chuyển đổi nhanh hơn, rẻ hơn – và do đó công bằng hơn – cho tất cả mọi người”.

Nhưng từ nay đến năm 2030, những điểm nghẽn trong chuỗi cung ứng pin xe điện, như sự khan hiếm nguyên liệu, hạn chế về năng lực sản xuất, những thách thức về công nghệ, môi trường, cạnh tranh địa chính trị... khiến loại xe của tương lai vẫn chưa thể phổ cập quần chúng trong một sớm một chiều.

Hiện nay xe điện chủ yếu chạy bằng pin Lithium-ion (Li-Ion) vì chúng có mật độ năng lượng cao và tương đối nhẹ. Nhưng các loại nguyên liệu sản xuất loại pin này, bao gồm Lithium, Cobalt, Mangan và Niken, đều có chi phí đắt đỏ, giá tăng chóng mặt, và thường bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu hụt nguồn cung.

Lithium, còn được gọi là “vàng trắng”, là kim loại có hiệu quả cao trong việc lưu trữ năng lượng. Cobalt, còn được gọi là “vàng xanh”, cung cấp phạm vi hoạt động và độ bền cho pin Lithium-ion. Niken, giống như Lithium, có mật độ năng lượng cao.

Chuỗi cung ứng pin xe điện được phân tán trên khắp thế giới. Các loại khoáng sản kể trên được vận chuyển trung bình 50.000 dặm (gần 80.500 km) từ các mỏ khai thác đến các nhà xưởng sản xuất pin. Đồng thời, phần lớn nguồn cung những loại khoáng sản này chỉ tập trung ở một số quốc gia, như Cộng hòa Dân chủ Congo, Argentina, Bolivia, Chile, Australia…

Sự phân tán và tập trung của những nguyên liệu thô tối quan trọng này khiến chuỗi cung ứng toàn cầu dễ bị tổn thương và dễ bị gián đoạn do những diễn biến liên quan đến địa chính trị, hay sự thay đổi trong liên minh thương mại.

Theo ông Mike Dean, nhà phân tích tại Bloomberg Intelligence, trong khi những hạn chế về nguồn cung chất bán dẫn hiện đang bắt đầu giảm bớt, thì nguồn cung pin để đáp ứng nhu cầu sản xuất xe điện sẽ là vấn đề tiếp theo mà ngành công nghiệp ô tô phải đối mặt, sớm nhất là vào năm 2025.

“Các nhà sản xuất ô tô và nhà sản xuất pin của họ đang đầu tư những khoản tiền khổng lồ vào việc thành lập các nhà máy sản xuất pin mới ở châu Âu”, ông Dean cho biết. “Ở Mỹ có Đạo luật Giảm lạm phát (IRA) mang dấu ấn của Tổng thống Joe Biden. IRA đang cung cấp các ưu đãi lớn để xây dựng các nhà máy sản xuất pin ở Bắc Mỹ và có rất nhiều cuộc thảo luận về những gì sắp xảy ra ở Anh”.

Sẽ có nhiều mẫu xe điện hơn từ nhiều thương hiệu hơn trong 2-3 năm tới, được hỗ trợ bởi những ưu đãi đó, ông Dean nói, đồng thời cho biết thêm rằng sự tăng trưởng của ngành xe điện sẽ bắt đầu gây căng thẳng cho hoạt động sản xuất pin từ năm 2025 khi các nhà sản xuất phải vật lộn để đáp ứng nhu cầu.

Một phân tích của Benchmark Mineral Intelligence (còn được gọi là Benchmark Minerals) cũng xác định Lithium là “nút thắt cổ chai” lớn nhất trong chuỗi cung ứng ngành công nghiệp pin xe điện. Cơ quan nghiên cứu về giá có trụ sở tại London này dự đoán nhu cầu về pin Lithium-ion sẽ tăng lên 3,7 TWh vào cuối thập kỷ này, tăng từ 1 TWh trong năm 2023.

Theo đó, ngành công nghiệp pin toàn cầu cần đầu tư ít nhất 514 tỷ USD vào chuỗi cung ứng để đáp ứng nhu cầu dự kiến vào năm 2030, và 920 tỷ USD vào năm 2035. Trong tổng đầu tư vào năm 2030, 220 tỷ USD (43%) sẽ dành cho các nguyên liệu thô tối quan trọng, 201 tỷ USD (39%) dành cho sản xuất pin – tại cả nhà máy mới và các nhà máy được mở rộng công suất, và 93 tỷ USD dành cho vật liệu pin, bao gồm cực dương, cực âm, chất điện phân…

Benchmark Minerals cảnh báo rằng nếu không đầu tư vào các quy trình trung nguồn, các siêu nhà máy (gigafactory) sản xuất pin xe điện sắp đi vào hoạt động “sẽ không thể hoạt động hết công suất”. Và khi đó, sản lượng Lithium sẽ cần tăng lên 2,8 triệu tấn, tăng từ 1 triệu tấn vào năm 2023, và đòi hỏi khoản đầu tư 51 tỷ USD.

Trong khoảng thời gian không xa từ nay đến năm 2030, “câu hỏi đặt ra là liệu tất cả các nhà máy này có thể được xây dựng đúng thời hạn hay không trong bối cảnh nhu cầu rất lớn”, ông Dean – nhà phân tích tại Bloomberg Intelligence, cho biết.

Ngoài ra, ông Dean nói, giá Lithium vẫn thường xuyên biến động, “và chúng tôi không biết liệu có đủ nguồn cung Lithium để đáp ứng nhu cầu mà chúng tôi nhận thấy sẽ đến vào năm 2024 hoặc 2025, khi tất cả các nhà sản xuất ô tô đều có mục tiêu quan trọng là bán nhiều xe điện hơn trên toàn cầu hay không”.

Để giải quyết vấn đề này, ông Dean cho rằng cần có sự tích hợp theo chiều dọc nhiều hơn trong ngành. Vị chuyên gia tại Bloomberg Intelligence nói: “Một số nhà sản xuất xe hơi đang có xu hướng trở nên tích hợp theo chiều dọc hơn, nên chúng ta có thể thấy ngày càng có nhiều bộ phận trên xe điện được sản xuất nội bộ”.

Với những bất ổn từ chuỗi cung ứng các kim loại quan trọng, một số nhà sản xuất ô tô – vốn đặt mục tiêu bán nhiều xe điện hơn – đang xem xét mở rộng hoạt động kinh doanh sang khai thác mỏ với hy vọng đảm bảo nguồn cung nguyên liệu thô lâu dài.

Đầu năm ngoái, General Motors (GM) thông báo rằng họ đã thành lập một liên doanh với công ty khai thác mỏ Lithium Americas. Với khoản đầu tư 650 triệu USD, GM trở thành khách hàng và cổ đông lớn nhất của công ty khai thác mỏ, từ đó có quyền tiếp cận độc quyền đối với Lithium từ một địa điểm khai thác ở bang Nevada, Mỹ, có tên là Thacker Pass.

American Battery Technology đã được Bộ Năng lượng Mỹ (DoE) cấp một khoản tài trợ để giúp họ xây dựng một nhà máy lọc Lithium và cơ sở tái chế pin cũng ở bang Nevada. Khoản tài trợ này nằm trong khuôn khổ chương trình của DoE nhằm tạo ra chuỗi cung ứng pin trong nước.

Ford – thông qua liên doanh với công ty pin SK Innovation của Hàn Quốc – sẽ nhận được khoản vay 9,2 tỷ USD từ DoE, khoản vay lớn nhất trong lịch sử Văn phòng Chương trình Cho vay của DoE, để phát triển các nhà máy pin ở Tennessee và Kentucky.

Stellantis đã liên doanh riêng với Samsung SDI và LG Energy Solution để lần lượt xây dựng các nhà máy pin ở Mỹ và Canada. Các hãng khác như Tesla, BMW, Volkswagen (VW), Hyundai và Honda cũng đang đầu tư tương tự vào việc xây dựng năng lực sản xuất pin.

Trong vài năm tới, nhiều mối quan hệ đối tác hơn sẽ hình thành – không chỉ là quan hệ đối tác thương mại mà còn là quan hệ đối tác chiến lược, và được thực hiện dọc theo chuỗi cung ứng pin xe điện.

Tương lai của ngành công nghiệp xe điện là sự hợp tác theo chiều dọc, “từ mỏ đến bánh xe”. Điều này có nghĩa là những nỗ lực ban đầu trong việc lập kế hoạch dài hạn và xây dựng mối quan hệ sẽ ngày càng trở nên quan trọng.

Nhưng giờ câu chuyện về pin xe điện không chỉ là về Lithium. Thế giới cũng đang hướng tới những nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dồi dào hơn, như Sodium (tức Natri - một thành phần trong muối ăn) và Sulfur (lưu huỳnh hay diêm sinh).

Các công ty khởi nghiệp của Mỹ và châu Âu đang chạy đua để phát triển các loại pin mới sử dụng 2 nguyên liệu này bằng cách khắc phục các vấn đề như pin sử dụng Natri không thể lưu trữ đủ năng lượng cần cho xe chạy, trong khi các tế bào pin Sulfur có xu hướng bị ăn mòn nhanh chóng và không tồn tại lâu.

Theo đó, những chiếc xe điện tương lai – xuất hiện sau năm 2025 – có thể chuyển sang sử dụng các tế bào pin Sodium-ion (SIBs) hoặc Lithium-Sulfur (Li-S) với giá rẻ hơn tới 2/3 so với pin Lithium-ion (Li-Ion) hiện nay nếu những hạn chế kỹ thuật của chúng được khắc phục.

Các gã khổng lồ pin châu Á cũng đang nghiên cứu các chất hóa học mới. CATL của Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt pin Sodium-ion thế hệ thứ nhất từ tháng 10 năm ngoái. Nhà máy đầu tiên có công suất khoảng 40 GWh mỗi năm.

Trung Quốc hiện có 16/20 nhà máy sản xuất pin Natri được quy hoạch hoặc xây dựng trên toàn cầu, theo Benchmark Minerals. Pin Sodium-ion của CATL, sau khi được nâng cấp để tăng mật độ năng lượng, sẽ được hãng Chery – nhà sản xuất ô tô lớn thứ 9 và nhà xuất khẩu ô tô hàng đầu tại Trung Quốc – sử dụng.

Với pin Lithium - Sulfur, LG Energy Solution của Hàn Quốc đặt mục tiêu bắt đầu sản xuất loại pin mới cho xe điện từ lưu huỳnh vào năm 2025.