Nắm trong tay đủ lợi thế nhưng Mỹ đang bị Trung Quốc bỏ xa trong cuộc đua pin – công nghệ nền tảng của tương lai

Trung Quốc đang thống trị trong lĩnh vực sản xuất pin lithium-ion và đang xây dựng các nhà máy với tốc độ chóng mặt. Châu Âu cũng đang gia tăng các nhà máy mới khi lưới điện và các công ty sản xuất ô tô của họ đang chuyển hướng khỏi nhiên liệu hóa thạch. Mặc dù một số nhà máy được lên kế hoạch xây dựng ở Mỹ, bao gồm cả nhà máy của Tesla ở Texas nhưng Bloomberg nhận thấy thị phần pin của Mỹ sẽ giảm từ 8% ở thời điểm hiện tại xuống còn 6% vào năm 2025.

Nghịch lý này diễn ra khi Mỹ có hầu hết những điều kiện mà họ cần cho ngành sản xuất pin. Mỹ có nguyên liệu thô với 3 công ty đang phát triển các cơ sở để chiết xuất lithium từ nước muối dưới bề mặt sa mạc ở Nam California. Các dự án tương tự cũng đang được tiến hành ở Arkansas và Nevada. Những hệ thống pin khổng lồ cũng đang được kết nối vào lưới điện để dự trữ năng lượng, phòng trường hợp sự cố mất điện xảy ra. Xe điện cũng đang được các nhà sản xuất ô tô của Mỹ tăng cường phát triển.

Chính phủ Mỹ dưới thời Tổng thông Brack Obama đã từng thúc đẩy phát triển các nhà máy sản xuất pin nội địa. Tuy nhiên, nhu cầu với các thiết bị sử dụng pin không đủ cao để hỗ trợ các nhà máy này hoạt động, dẫn tới những vụ thất bại đáng xấu hổ chẳng hạn như việc nhà máy sản xuất A123 Systems phá sản vào năm 2012 dù nhận được khoản trợ cấp liên bang trị giá gần 250 triệu USD.

Tuy nhiên, thực tế này hiện đã thay đổi.

Sam Jaffe, CEO của Cairn Energy Research Advisors, một công ty tư vấn ở Boulder, Colorado, cho biết: "Nếu chúng ta mong muốn có một chuỗi cung ứng nội địa cho pin ở khu vực Bắc Mỹ, bây giờ là lúc để tăng tốc. Giờ, phải khẳng định rằng chúng ta cần ‘khai mỏ cho xe ô tô’ chứ không phải ‘pin dành cho xe hơi’".

Đây không phải vấn đề danh dự của một quốc gia. Pin lithium-ion đã trở thành công nghệ nền tảng của cuộc sống thế kỷ 21. Nó quan trọng đến mức Chính phủ Liên bang Mỹ năm 2018 đã đưa lithium vào danh sách 35 khoáng chất cần thiết cho an ninh quốc gia.

Danny Kennedy, giám đốc năng lượng của New Energy Nexus, một tổ chức phi lợi nhuận về công nghệ sạch, cho biết: "Thật xấu hổ khi nền kinh tế lớn nhất thế giới không tham gia vào cuộc đua này. Chúng ta có thể trở thành nhà vô địch của tương lai nếu chúng ta tham gia vào cuộc đua ngay bây giờ và không trao cơ hội vào tay kẻ khác".

Đối với các nhà sản xuất ô tô Mỹ, họ có lý do chính đáng để mong muốn pin được sản xuất nơi quê nhà. Trong thời đại hỗn loạn thương mại ngày nay, phụ thuộc vào pin nhập khẩu có thể là vấn đề nan giải, ngay cả khi đương kim Tổng thống Joe Biden xóa bỏ các mức thuế quan của Chính quyền tiền nhiệm.

Trong khi xe điện đang trở thành xu hướng toàn cầu mới, nước Mỹ cần nguồn cung cấp pin dồi dào để giữ giá ô tô ở mức thấp. Ngoài ra, pin thường rất lớn và nặng, khiến chi phí vận chuyển của chúng cao ngất. Nếu pin được sản xuất ngay ở Mỹ, chi phí này sẽ được giảm đi đáng kể và giúp tiết kiệm những số tiền khổng lồ.

Brett Smith, giám đốc công nghệ của Trung tâm Nghiên cứu Ô tô, cho biết: "Hãy nghĩ đến việc chúng ta vận chuyển vài triệu bộ pin từ châu Á về Mỹ. Đó thực sự là một cơn ác mộng. Sẽ hợp lý hơn về mặt hậu cần nếu các nhà máy pin được xây dựng ngay ở đây".

CEO Doug Compbell của Solid Power khẳng định nước Mỹ đã chứng minh được những bước tiến vượt trội về công nghệ. Tuy nhiên, "rủi ro mà chúng ta phải đối mặt là liệu mình có thể giữ được những đột phá đó là của mình hay không. Liệu công nghệ pin có đi theo cách mà pin mặt trời đã đi hay không", Compbell đặt câu hỏi.

Thực tế, những hoài nghi của Compbell không phải không có cơ sở. Tesla, nhà sản xuất xe điện lớn nhất thế giới đồng thời cũng sở hữu những công nghệ pin hàng đầu, đang xây dựng nhà máy sản xuất pin trên khắp thế giới. Cuối năm 2020, công ty này công bố kế hoạch xây dựng nhà máy pin lớn nhất thế giới ở Đức. Nhà máy này lớn tới mức có thể thay đổi cán cân trong sản xuất pin giữa châu Á và châu Âu.

Ngoài nhà máy ở Mỹ, châu Âu, Australia, Tesla cũng có nhà máy sản xuất xe điện ở Trung Quốc. Không thể loại trừ khả năng công ty Mỹ này sẽ xây nhà máy pin ở Trung Quốc để phục vụ hoạt động kinh doanh của chính mình.

Pin Li-ion (còn tên khác là Lithium-ion) là loại pin có thể sạc. Trong quá trình sạc, các ion Li chuyển động từ cực dương sang cực âm, và ngược lại trong quá trình xả (quá trình sử dụng). Pin Lithium-ion thường sử dụng điện cực là các hợp chất mà cấu trúc tinh thể của chúng có dạng lớp (layered structure compounds), khi đó trong quá trình sạc và xả, các ion Li sẽ xâm nhập và điền đầy khoảng trống giữa các lớp này, nhờ đó phản ứng hóa học xảy ra.

Pin Lithium-ionthường được dùng cho những thiết bị điện di động, phổ biến nhất là pin sạc cho các thiết bị điện tử cầm tay. Hiện nay, loại pin này đã trở nên rất phổ biến và góp mặt trong cả lĩnh vực quân sự và dân sự. Nó được kì vọng sẽ thay thế nhiên liệu hóa thạch của ô tô, hứa hẹn giảm thiểu khí thải từ phương tiện giao thông.