Trong thập kỷ qua, pin lithium đã trở nên phổ biến nhờ vào hiệu suất vượt trội trong các ứng dụng gia đình và công nghiệp. Mật độ năng lượng cao và khả năng lưu trữ năng lượng điện xuất sắc của các pin này là các yếu tố chính dẫn đến sự thành công của chúng. Mật độ năng lượng cao của pin lithium có nghĩa là chúng có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong một thể tích nhỏ hơn và với lượng vật liệu tiêu thụ ít hơn, điều này khiến chúng trở thành lựa chọn phổ biến cho các sản phẩm nhỏ, có thể mang theo và di động.
Các nhà sản xuất chính trên thị trường pin lithium toàn cầu
Ngành công nghiệp pin lithium có giá trị thị trường khoảng 54,4 tỷ USD vào năm 2023. Khi nhu cầu về pin lithium tăng, các chuyên gia dự đoán rằng thị trường sẽ phát triển ổn định với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm kết hợp khoảng 20,3% từ năm 2024 đến năm 2030. Ngành công nghiệp ô tô là khách hàng chính của pin lithium và có tiềm năng phát triển lớn nhất. Nhờ vào việc cải thiện hiệu suất pin lithium và giảm chi phí, dự kiến số lượng đăng ký xe điện (EVs) trên toàn thế giới sẽ tăng mạnh.
Hoa Kỳ dẫn đầu thị trường này, với việc tăng doanh số bán xe điện nhờ vào các quy định thuận lợi và một số lượng lớn các nhà vận hành tư nhân. Đến năm 2030, dự kiến 64% xe hạng nhẹ tại Hoa Kỳ sẽ sử dụng pin lithium. Trong số các công ty sản xuất pin lithium lớn, Tập đoàn Albemarle (ALB) tạo ra lợi nhuận cao nhất và có vốn hóa thị trường khoảng 18,1 tỷ USD. Các đối thủ lớn khác, như LG Energy Solutions của Hàn Quốc, tập đoàn công nghiệp lớn của Nhật Bản Toshiba Corporation và Arcadium Lithium PLC, là những nhà lãnh đạo toàn cầu trong phát triển pin lithium.
Vị thế của Trung Quốc trên thị trường pin lithium toàn cầu
Trong khi đó, các nhà sản xuất pin Trung Quốc chiếm vị thế quan trọng trong thị trường pin lithium toàn cầu. Với hơn một thập kỷ dẫn đầu, Trung Quốc không chỉ dẫn đầu thế giới về năng lực sản xuất pin hiện đang hoạt động và được công bố, mà còn là thị trường xe điện lớn nhất thế giới. Mặc dù việc kết thúc các khoản trợ cấp nhà nước và áp lực kinh tế vào đầu năm 2023 đã tạm thời làm giảm sản xuất xe điện, các nhà sản xuất pin vẫn tự tin vào sự phát triển dài hạn của thị trường, công bố 247 gigawatt-giờ (GWh) năng lực sản xuất pin mới chỉ trong quý đầu tiên của năm 2023.
EVE Energy dự kiến sẽ chiếm gần một nửa năng lực mới này, và dự kiến sẽ trở thành nhà sản xuất pin lớn thứ hai của Trung Quốc sau CATL vào năm 2030, với năng lực tăng gần 500% so với năm 2023. Vị thế của các đối thủ lớn như BYD, CALB Group và SVOLT Energy Technology sẽ không thay đổi trong thời kỳ dự báo. Ngoài ra, các công ty như Sunwoda Electronic, Chuneng New Energy và Funing Technology mỗi công ty sẽ có tổng sản xuất pin trên 100GWh tại Trung Quốc vào năm 2030. Sự thay đổi nhanh chóng trong ngành sản xuất pin của Trung Quốc có nghĩa là có thể xuất hiện các công ty hàng đầu mới vào năm 2030.
Tiến bộ trong công nghệ pin lithium và pin lithium mới
Tiến bộ trong công nghệ pin lithium đã dẫn đến sản phẩm hiệu quả và mạnh mẽ hơn. Các loại pin lithium mới đang xuất hiện hàng tháng, và pin sắt lưu huỳnh lithium (LFP) hiện đang chiếm ưu thế trên thị trường. Trung Quốc là quốc gia sản xuất LFP hàng đầu, sản xuất 95% pin LFP được lắp đặt trong hầu hết tất cả các xe hạng nhẹ (LDVs). Đồng thời, chuỗi cung ứng cho pin natri-ion không chứa lithium cũng đang được thiết lập, với hơn 100 gigawatt-giờ (GWh) năng lực sản xuất chủ yếu hoạt động hoặc được công bố tại Trung Quốc. Với vị thế ưu thế trong hóa học pin LFP, Công ty Công nghệ Hiện đại Amperex Trung Quốc, Ltd. (CATL) sản xuất hầu hết các pin xe tải. Độ bền và chi phí thấp của pin LFP khiến chúng trở thành lựa chọn ưa thích thay thế cho pin lithium-ion truyền thống.
Pin lithium rắn (ASSLBs) cũng đang trở nên ngày càng phổ biến do tính an toàn cao hơn. Hầu hết các nhà sản xuất sử dụng điện giải sulfide với khả năng dẫn điện ion cao để đạt được khả năng hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, dẫn điện điện tử đáng kể của điện giải sulfide (khoảng 10^-8 S cm^-1) thúc đẩy sự kết tủa trực tiếp của nhánh lithium trong các hạt điện giải, dẫn đến vấn đề tự xả nghiêm trọng.
Các nhà nghiên cứu gần đây đã giới thiệu một chiến lược cách điện điện tử biên (GBEI) để ngăn electron không truyền qua biên của hạt (GBs). Phương pháp này cho phép các ô Li-Li đối xứng hiển thị tuổi thọ chu kỳ lâu hơn 30 lần so với điện giải sulfide nguyên thủy và giảm tỷ lệ tự xả của các ô đầy xuống một phần ba so với ban đầu. Các ô Li-LiCoO2 ASSBs giữ lại một dung lượng cao là 80% sau 650 chu kỳ và duy trì hiệu suất chu kỳ ổn định trong hơn 2.600 chu kỳ ở mật độ dòng 0,5 mA cm-2.
Các đổi mới trong tương lai được kỳ vọng sẽ định hình tương lai của pin lithium, với việc tích hợp các vật liệu mới đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng mật độ năng lượng và giảm chi phí nguyên liệu, từ đó giảm chi phí của các ô và gói pin. Trong số đó, hóa chất điện giải mới là quan trọng nhất. Các công thức này là cần thiết cho việc phát triển các vật liệu hoạt tính âm và dương cho pin lithium thế hệ tiếp theo.
Trong lĩnh vực hóa học pin, hóa học pin lithium nickel mangan cobalt (NMC) đã trở thành người dẫn đầu thị trường do khả năng lưu trữ năng lượng vượt trội, đặc biệt là về phạm vi lái xe, khiến nó trở nên hấp dẫn hơn so với pin lithium sắt phốt phát (LFP) an toàn và giá rẻ hơn. Mặc dù mật độ năng lượng là một yếu tố quan trọng trong việc chọn pin, việc sử dụng công nghệ LFP tại Trung Quốc không mất phí bản quyền cho đến năm 2022, điều này cũng ảnh hưởng đến sự chấp nhận của thị trường đối với công nghệ LFP.
Pin NMC sẽ chiếm khoảng hơn một nửa thị trường toàn cầu vào năm 2023, và chiếm gần 70% thị phần tại châu Âu, dự kiến sẽ tăng lên 77,2% vào năm 2030. Ngược lại, pin LFP chỉ chiếm 5,2% thị phần tại châu Âu vào năm 2023 và dự kiến sẽ giảm xuống 0,5% vào cuối kỳ dự báo. Trong thị trường Mỹ, pin LFP dự kiến sẽ chiếm 20% thị phần vào năm 2030, trong khi pin NMC sẽ chiếm 50,2% và biến thể NMC-aluminium sẽ chiếm 15,3%.
Mặc dù các dự trữ hạn chế của châu Âu và Hoa Kỳ về tài nguyên khoáng sản quan trọng, thị phần pin NMC vẫn đáng kể. Việc khai thác tài nguyên coban và niken được sử dụng trong pin NMC tập trung cao tại Cộng hòa Dân chủ Congo và Indonesia. Hiện nay, hầu hết các vật liệu được chế biến thành hợp chất chất lượng pin và điện cực dương pin tại Trung Quốc. Mặc dù Hoa Kỳ và Liên minh châu Âu đã ban hành các dự luật liên quan để đảm bảo an ninh cung ứng và tái chế khoáng sản chiến lược, việc thiết lập một chuỗi cung ứng hoàn chỉnh từ mỏ đến cơ sở tái chế sẽ mất thời gian dài.
