Khi xe điện (EV) ngày càng trở nên phổ biến, thì việc cải thiện chuỗi cung ứng của chúng cũng cần được thúc đẩy. Động thái mới nhất trong xu hướng này diễn ra khi Bộ Năng lượng (DOE) cấp khoản vay trị giá 375 triệu đô la cho Li-Cycle, một công ty tái chế pin lithium.
Khoản vay này sẽ giúp Li-Cycle xây dựng một cơ sở tái chế gần Rochester, New York, cơ sở thứ năm của công ty ở Bắc Mỹ. Sau khi đi vào hoạt động, nhà máy sẽ tái chế hơn 200.000 pin lithium-ion trị giá hàng năm của EVs. Nó đại diện cho một bước tiến quan trọng trong tính bền vững tổng thể của xe điện, vốn đã được đặt câu hỏi với sự chú ý ngày càng tăng đối với việc khai thác lithium.
Các sáng kiến về pin lithium đang gia tăng
Khoản đầu tư khổng lồ này từ DOE không phải là khoản đầu tư đầu tiên hoặc lớn nhất trong lĩnh vực tái chế pin lithium . Vào tháng 2 năm 2023, DOE đã công bố khoản vay trị giá 2 tỷ đô la cho Redwood Materials để xây dựng một cơ sở tái chế gần Reno, Nevada. Một tuần trước khi công bố Li-Cycle, công ty tái chế Ecobat đã công bố kế hoạch xây dựng nhà máy tái chế pin đầu tiên của mình ở Arizona.
Ngay cả ngoài lĩnh vực tái chế, việc sản xuất pin lithium của Hoa Kỳ đang tăng lên. Vào tháng 1 năm 2023, DOE đã trao khoản vay trị giá 700 triệu đô la để xây dựng một cơ sở xử lý tại chỗ tại mỏ lithium Rhyolite Ridge. Công ty Lithium Ioneer tuyên bố địa điểm này sẽ sản xuất đủ lithium để sản xuất 400.000 xe điện hàng năm.
Công ty Công nghệ Pin Hoa Kỳ – một công ty quan trọng khác trong sản xuất và tái chế lithium – cũng đã công bố việc phát hiện ra một trong những mỏ lithium lớn nhất ở Hoa Kỳ vào cuối tháng Hai. Với ước tính 15,8 triệu tấn lithium carbonate tương đương, mỏ này có thể tiếp tục duy trì sự gia tăng sản xuất pin lithium-ion trong nước.
Nhu cầu tái chế pin lithium
Các khoản đầu tư ngày càng tăng vào pin lithium này diễn ra khi quốc gia này phải đối mặt với nhu cầu chưa từng có đối với việc sản xuất xe điện. Mỹ đặt mục tiêu đến năm 2030, một nửa số xe sản xuất trong nước bán ra là xe điện. Tuy nhiên, nhu cầu ngày càng tăng này đã khiến giá thành pin lithium tăng sau hơn một thập kỷ giảm giá.
Nguồn cung cấp lithium phải tăng lên nếu Hoa Kỳ hy vọng đạt được mục tiêu năm 2030. Các nguồn trong nước đặc biệt quan trọng vì quốc gia này cũng đặt mục tiêu tái định cư phần lớn ngành sản xuất và tránh sự phụ thuộc của chuỗi cung ứng vào các mỏ quốc tế xa xôi.
Tái chế pin lithium đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong sự thay đổi này. Mặc dù phát hiện ra các khoản tiền gửi, nhưng nguồn cung cấp lithium của thế giới khá hạn chế, đặc biệt là so với nhu cầu EV. Diễn đàn Kinh tế Thế giới dự đoán thế giới có thể đối mặt với tình trạng thiếu lithium sớm nhất là vào năm 2025 , với nguồn dự trữ toàn cầu chỉ đủ nguyên liệu để sản xuất 2,5 tỷ cục pin với công nghệ hiện tại.
Các nhà máy tái chế như cơ sở Li-Cycle sắp tới có thể bù đắp những hạn chế đó và giúp sản xuất EV bền vững hơn. Hoạt động khai thác lithium ngày càng bị giám sát chặt chẽ do tiêu thụ nhiều nước và các hóa chất độc hại có thể rò rỉ ra môi trường xung quanh. Tái chế lithium thay vì sử dụng vật liệu mới cũng sẽ làm giảm lượng khí thải carbon tổng thể của ngành sản xuất xe điện.
Thách thức
Một số thách thức vẫn còn bất chấp tiềm năng tái chế lithium và đầu tư ngày càng tăng của quốc gia vào nó. Đáng chú ý nhất, pin lithium-ion rất nguy hiểm và tốn kém để tái chế. Những loại pin này đã gây ra 245 vụ cháy tại 64 cơ sở xử lý chất thải từ năm 2013 đến năm 2020, vì vậy các nhà máy tái chế phải vận chuyển và xử lý chúng cẩn thận. Thêm vào đó là chi phí bảo trì cao.
Bởi vì các nhà sản xuất không chế tạo pin lithium-ion với mục đích tái chế, nên chúng cũng thường khó tháo rời. Các cơ sở phải thường xuyên nghiền nát chúng và phân loại các vật liệu, khiến thời gian giao hàng kéo dài và chi phí sản xuất cao.
Những chi phí và sự phức tạp này có thể làm cho pin tái chế trở thành một giải pháp thay thế ít phổ biến hơn cho lithium nguyên chất có tính hủy hoại môi trường hơn. Điều đó có thể làm chậm tốc độ tăng trưởng của các cơ sở quan trọng này, cản trở tính bền vững và khả năng kinh tế của xe điện nói chung.
Ngoài ra còn có rủi ro là việc tái chế pin lithium sẽ không đạt được quy mô kinh tế trong một thập kỷ trở lên và các công ty đang mở rộng công suất có thể hết vốn.
Giải pháp mới
Những thách thức này đáng lo ngại, nhưng một số dấu hiệu đầy hứa hẹn đang xuất hiện. Khi đầu tư vào tái chế pin lithium tiếp tục tăng, nhiều nhà sản xuất có thể thiết kế các thành phần này để dễ tái chế hơn. Các công nghệ chuỗi cung ứng như theo dõi Internet of Things cũng sẽ giúp bảo vệ chúng trong quá trình vận chuyển để giảm thiểu rủi ro.
Các công nghệ sản xuất mới cũng làm cho việc tái chế pin trở thành một giải pháp tiết kiệm chi phí hơn. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp tái chế mới vào năm 2022 để tạo ra pin có thời lượng sử dụng lâu hơn và sạc nhanh hơn so với pin chứa vật liệu hoàn toàn mới. Bước đột phá này có thể làm giảm chi phí tuổi thọ của pin tái chế, khuyến khích sự thay đổi nhanh hơn khỏi sự phụ thuộc vào khai thác mỏ.
Các nhà sản xuất khác đã tập trung vào việc chế tạo pin lithium-ion với ít vật liệu hơn. Pin do MIT thiết kế giúp giảm 40% chi phí bằng cách sử dụng điện cực bán rắn để yêu cầu ít kim loại hơn. Ngoài việc giảm giá cuối cùng, phương pháp này cũng sẽ giúp các nhà máy tái chế dễ dàng đáp ứng nhu cầu sản xuất ngày càng tăng.
Sản xuất EV có một tương lai tươi sáng
Hoạt động sản xuất xe điện trong nước đang trên đà tăng trưởng đáng kể trong bối cảnh nhu cầu ngày càng tăng và các sáng kiến thu hồi vốn của chính phủ. Các cơ sở sản xuất và tái chế pin mới từ Li-Cycle và các công ty tương tự sẽ duy trì sự tăng trưởng đó.
Khi quá trình sản xuất xe điện áp dụng những công nghệ này, những phương tiện này có thể phát triển đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường. Sự thay đổi đó sẽ đảm bảo một tương lai sạch hơn cho các doanh nghiệp cũng như người tiêu dùng.
