Câu chuyện sau đây là phần đầu tiên trong loạt bài gồm hai phần và xem xét các giới hạn đối với sự đổi mới của pin lithium-ion. Phần thứ hai của loạt bài sẽ giải thích tương lai của ngành hóa học pin trong thập kỷ tới.
Pin lithium-ion phổ thông, hiện đang thúc đẩy thị trường xe điện mở rộng nhanh chóng, chỉ là một đề xuất đắt giá cách đây một thập kỷ. Bộ pin lithium-ion có giá 1.183 USD/kWh vào năm 2010; 9 năm sau, giá đã giảm gần 10 lần xuống còn 156 USD/kWh vào năm 2019, theo dữ liệu của BloombergNEF.
Tốc độ giảm chi phí khiến các chuyên gia về pin mất cảnh giác, bao gồm cả nhà phân tích James Frith, người đứng đầu bộ phận lưu trữ năng lượng của BloombergNEF. Frith nói: “Chúng đã giảm nhanh hơn tôi dự đoán mỗi năm”. "Điều đó chắc chắn là đáng ngạc nhiên."
Rebecca Ciez, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm Năng lượng và Môi trường Andlinger của Đại học Princeton, người nghiên cứu về chi phí pin, cũng đồng ý. “Mức giảm gần đây khá ấn tượng,” Ciez nói. “Thật ngạc nhiên khi thị trường lại thay đổi nhanh đến vậy”.
Các chuyên gia chỉ ra động lực mở rộng sản xuất là nguyên nhân khiến giá giảm cũng như sự đổi mới ngày càng tăng trong lĩnh vực hóa học pin. Các nhà sản xuất đã và đang chuyển hướng khỏi một số thành phần pin đắt tiền hơn như coban khi họ tăng cường các thiết kế pin nặng niken vốn trở nên rẻ hơn để sản xuất khi các nhà máy mở rộng.
Ciez lưu ý rằng một thập kỷ trước, thị trường xe điện đang chịu áp lực sản xuất ô tô và xe tải ở những nơi mà lượng khí thải carbon bắt đầu được quản lý, chẳng hạn như ở California. Ciez nói: “Vì vậy, bạn đã có những chiếc xe tuân thủ quy định này mà các nhà sản xuất nói: 'Được rồi, chúng tôi phải sản xuất chiếc [Toyota] RAV4 chạy điện này'," Ciez nói, sử dụng một chiếc ô tô chạy bằng nhiên liệu hóa thạch làm ví dụ. "Và vì vậy họ sẽ tập hợp một loạt pin máy tính xách tay có sẵn."
Kể từ đó, lĩnh vực pin đã có những bước tiến lớn trong việc giảm chi phí, điều chỉnh vật liệu trong pin để sử dụng kim loại rẻ hơn và ít nghi vấn về mặt đạo đức hơn, đồng thời tận dụng lợi thế kinh tế nhờ quy mô.
100 USD/kWh là chén thánh
Các chuyên gia cho biết, các nhà sản xuất đang tiến gần đến điểm mà xe điện sẽ đạt được mức chi phí ngang bằng với những người anh em chạy bằng nhiên liệu hóa thạch ở mức khoảng 100 USD/kWh, hoặc có lẽ thấp hơn một chút. Mức giá đó được nhiều người coi là điểm bùng phát trong lĩnh vực này, nơi người tiêu dùng sẽ không còn coi xe điện là lựa chọn đắt tiền hơn nữa.
BloombergNEF dự báo chi phí pin sẽ giảm xuống dưới 100 USD/kWh vào năm 2024 và đạt khoảng 60 USD/kWh vào năm 2030, Frith cho biết. Tương tự như vậy, các nhà phân tích của Bernstein đã dự đoán năm 2024 là năm mà xe điện phổ thông đạt mức chi phí tương đương với xe chạy bằng xăng và dầu diesel, trong khi các hãng dẫn đầu về xe điện trong lĩnh vực này có thể đạt được điểm tương tự vào năm 2022 hoặc 2023.
Các chuyên gia nói với S&P Global Market Intelligence rằng mặc dù điều này sẽ được thực hiện mà không cần có những cải tiến lớn về pin lithium-ion, nhưng công nghệ lithium-ion trưởng thành đang nhanh chóng đạt đến giới hạn về mức độ có thể cải thiện của nó. Một nhà hóa học pin, nhà khoa học pin lithium-ion hàng đầu, người đã thực hiện nghiên cứu cho một nhà sản xuất xe điện lớn phụ thuộc vào công nghệ, cho biết pin lithium-ion đã bắt đầu đạt mức tối đa trên một số mặt nhất định như giá cả, mật độ năng lượng và tốc độ sạc. .
Nhà hóa học nói: “Không có sự thúc đẩy to lớn nào sắp xảy ra”. Theo quan điểm của ông, những cải tiến gia tăng có thể đủ để làm hài lòng người tiêu dùng, trong khi bất kỳ cuộc cách mạng pin nào từ những công nghệ chưa được chứng minh vẫn còn phải mất nhiều năm nữa.
“Ngày nay bạn có thể làm rất tốt với pin lithium-ion,” ông nói. “Và việc giúp giảm chi phí – điều đó sẽ cải thiện khả năng thâm nhập thị trường của toàn bộ công nghệ.”
Venkat Viswanathan, phó giáo sư tại Khoa Cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon, đồng ý rằng công nghệ này đang gần đến giới hạn. Ông kỳ vọng giá pin lithium-ion vẫn có thể giảm khoảng 20% và 30% nhưng khó có thể rẻ hơn nhiều.
Viswanathan cho biết: “Chúng tôi đang nhanh chóng đạt đến giới hạn về chi phí nguyên liệu thô”.
