Quan điểm: Cuộc đua được thực hiện một cuộc khủng hoảng cung cấp pin EV
Sự sẵn có của các nguyên liệu thô rất cần thiết này, kết hợp với mối quan tâm ngày càng tăng về các rủi ro địa chính trị và đôi khi gắn liền với việc tìm nguồn cung ứng chúng từ các mỏ ở các quốc gia phải đối mặt với các thách thức kinh tế xã hội và môi trường, đang thúc đẩy việc tìm kiếm các hóa chất pin thay thế.
Mặc dù lithium có sẵn rộng rãi trong lớp vỏ Trái đất, nhưng sự thúc đẩy toàn cầu gần đây đối với sản xuất xe điện pin (BEV) gần đây đã khiến nhu cầu về nguyên liệu thô này tăng vọt và giá đã tăng theo cấp số nhân. Trong năm 2015, chỉ có 30% nhu cầu lithium là cho pin, nhưng đến năm 2030, điều này dự kiến sẽ tăng lên 95%.
Một báo cáo được công bố gần đây bởi Trung tâm Động lực nâng cao UK đã kết luận rằng thâm hụt lithium toàn cầu khiêm tốn có khả năng vào năm 2025, sẽ mở rộng đáng kể vào năm 2030. Nếu các mỏ hiện tại không thể đáp ứng nhu cầu toàn cầu, thì các nhà sản xuất pin sẽ không thể tìm nguồn cung cấp lithium Họ cần, có khả năng tạm dừng sản xuất BEV và ngăn chặn các mục tiêu phát thải Net-Zero được đáp ứng. Tạo ra các mỏ mới là một lựa chọn, nhưng điều này sẽ mất nhiều năm.
Nguồn cung cấp lithium là vấn đề duy nhất, niken và coban cũng bị thiếu hụt. Các vấn đề xung quanh các thực hành được sử dụng để trích xuất các khoáng chất cụ thể này cũng là một cân nhắc quan trọng đối với các nhà sản xuất xe hơi. Tesla gần đây đã đưa ra chiến lược của mình để tìm nguồn cung ứng khoáng sản trực tiếp từ các mỏ để bảo đảm nguồn cung cấp và theo dõi chặt chẽ các tiêu chuẩn chất lượng và đạo đức.
Tuyến đường
Trong một cuộc đua để ngăn chặn một cuộc khủng hoảng cung cấp trên đường đến điện khí hóa, các nhà sản xuất xe hơi đang khám phá tiềm năng của các hóa chất pin thay thế. Tesla đang sử dụng pin Lithium Iron Phosphate (LFP) cho mô hình 3 và các phạm vi tiêu chuẩn khác. Mặc dù pin LFP có mật độ năng lượng thấp hơn, các đặc tính sạc và an toàn tốt hơn so với các đối tác dựa trên niken của chúng và được hưởng lợi từ tuổi thọ dài hơn.
Các hóa chất pin khác hiện đang được phát triển bao gồm pin graphene, có thể thay thế nhu cầu về pin lithium-ion trong tương lai. Đối với các nhà sản xuất pin, graphene có một số lợi thế so với các hóa chất lithium-ion hiện tại, bao gồm thời gian sạc nhanh hơn, khả năng chống mòn nhiều hơn, an toàn được cải thiện và tuổi thọ dài hơn. Nhược điểm chính hiện tại là chi phí, mặc dù điều này có thể giảm trong tương lai. Nhà sản xuất xe hơi Trung Quốc, GAC, lần đầu tiên được bán trên thị trường với pin graphene trong chiếc SUV hoàn toàn bằng điện của mình, AIon V, đã được sản xuất vào năm ngoái.
Pin toàn trạng thái rắn (ASSBS) cũng là trọng tâm của rất nhiều hoạt động đổi mới và hoạt động nộp bằng sáng chế là rất mãnh liệt. Khu vực R & D này đã được mô tả là ‘Holy Grail, cho các nhà sản xuất pin EV, ít nhất là trong ngắn hạn, do khả năng tăng gấp đôi mật độ năng lượng của pin lithium-ion tiêu chuẩn. Công nghệ này liên quan đến việc thay thế chất điện phân lỏng bằng chất điện phân rắn, trong khi nặng hơn có thể tăng hiệu suất pin và quan trọng đối với người lái xe, tăng phạm vi lái xe.
Các đại gia hồ sơ bằng sáng chế lithium-ion như Samsung, Panasonic, LG và Toyota đang hoạt động trong lĩnh vực này và có thể tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới của nhà nước rắn. Toyota nói riêng dường như đang nắm lấy công nghệ nhà nước rắn và chịu trách nhiệm nộp khoảng 15% của tất cả các ứng dụng bằng sáng chế liên quan đến công nghệ nhà nước rắn tại Văn phòng Bằng sáng chế Châu Âu (EPO) trong giai đoạn 2014 - 2018. Sản xuất chính của ASSBS được cho là Chỉ vài năm nữa, và hầu hết các nhà sản xuất ô tô đã làm việc với các đối tác công nghệ để phát triển công nghệ này.
Mặc dù nó vẫn chưa được thương mại hóa, một người chạy khác trong cuộc đua để ngăn chặn khủng hoảng cung cấp pin EV là công nghệ natri-ion. Mặc dù tương tự trong việc xây dựng với pin lithium-ion, pin natri-ion có khả năng thân thiện với môi trường hơn vì chúng chủ yếu sử dụng natri-clorua, rất phong phú trong đại dương và tương đối dễ tiếp cận. Không giống như pin lithium-ion, chúng không phụ thuộc vào niken, coban và mangan, và thay vào đó sử dụng các vật liệu có sẵn rộng rãi như màu xanh Phổ, muối ferrocyanide thường được sử dụng như một sắc tố trong sơn. Công ty công nghệ, Natron, đã phát triển một số công nghệ pin natri-ion hàng đầu trong ngành và được thiết lập để bắt đầu sản xuất hàng loạt sản phẩm thương mại của mình vào năm 2023.
Nhanh
Cuộc đua với EV là sự thay đổi lớn nhất và nhanh chóng nhất mà ngành công nghiệp ô tô từng thấy và mức độ hoạt động đổi mới nhắm vào việc tìm kiếm các hóa chất pin mới là chưa từng có.
Dữ liệu được công bố bởi EPO xác nhận rằng các hồ sơ bằng sáng chế cho các phát minh hóa học không phải là lithium đang tăng đều đặn. Hiện vẫn chưa rõ công nghệ nào sẽ trở nên chiếm ưu thế trong tương lai, nhưng người chiến thắng có khả năng là một công nghệ có khả năng ngăn chặn khủng hoảng cung cấp trong khi đưa ra một giải pháp bền vững hơn mang lại cho người lái xe hiệu suất mà họ mong đợi.
Ben Palmer là một đối tác và luật sư bằng sáng chế tại công ty sở hữu trí tuệ châu Âu, Withers & Rogers. Ông có kiến thức chuyên môn về công nghệ pin và ngành công nghiệp EV.