Tái chế pin xe điện: Ngành công nghiệp tất yếu

Nội dung chính:

• Tuổi thọ của pin xe điện thậm chí có thể dài hơn vòng đời của những chiếc xe. 

• Các hãng sản xuất ô tô bắt đầu phát triển lĩnh vực tái chế pin xe điện nhằm giải quyết nhu cầu tăng mạnh trong tương lai. 

Pin xe điện gần giống với pin trong điện thoại di động hoặc máy tính xách tay, nhưng chắc chắn hơn và có tuổi thọ cao hơn. Các loại pin thường bao gồm nguyên tử lithium và một số vật liệu khác như niken, coban, than chì...

Một số loại pin xe điện nhất định có thể được tái sử dụng trong các trang trại năng lượng mặt trời. (Ảnh: Flickr) 

Sau vòng đời đầu tiên (khoảng 15 - 20 năm), pin xe điện có thể được tái sử dụng, tân trang và dùng cho mục đích khác trước khi tái chế. Nếu không bị hỏng trong quá trình sử dụng, ước tính những viên pin này có dung lượng khả dụng bổ sung khoảng 80% dung lượng định mức ban đầu. Ví dụ, pin được sản xuất để lưu trữ 100 kWh thì hết vòng đời đầu tiên có thể lưu trữ tới 80 kWh. 

“Pin sẽ tồn tại lâu hơn chiếc xe”

Hiện nay, quy trình nhiệt luyện và thủy luyện chủ yếu ứng dụng trong việc tái chế pin lithium (hay còn gọi là pin li-ion) cho điện thoại và máy tính xách tay để thu hồi coban - thành phần đắt nhất trong pin li-ion. Tuy nhiên, không phải tất cả pin li-ion sử dụng cho xe điện đều chứa coban. 

Hơn 95% thành phần của pin li-ion có thể được chiết xuất thông qua quá trình thủy luyện.

Một kỹ thuật viên ở Đức đảm bảo rằng pin li-ion đã cháy được xả hết trước khi tái chế tiếp. (Ảnh: Wolfgang Rattay/Reuters) 

Câu hỏi về mô hình kinh tế để tái chế pin xe điện vẫn chưa được giải quyết và chưa có ngành công nghiệp thực sự nào để tái chế các loại pin này. Lý do chính là do chưa đủ lượng pin cần xử lý, xe điện mới chỉ xuất hiện phổ biến trên thị trường thời gian gần đây và pin của chúng vẫn chưa hết tuổi thọ.

“Hầu như tất cả các loại pin xe điện mà chúng tôi từng sản xuất vẫn được sử dụng trong xe hơi.” Nic Thomas - Giám đốc tiếp thị của Nissan cho biết. “Và chúng tôi đã bán ô tô điện được 12 năm.” 

Nic Thomas phát biểu trong buổi họp báo ra mắt mẫu crossover chạy điện Ariya ở Stockholm. (Ảnh: Nissan)

Nỗi lo thế giới sẽ làm gì với hàng triệu pin xe điện đã qua sử dụng sau khi chúng không còn cung cấp năng lượng vẫn chưa xảy ra, trong khi các sáng kiến tái chế pin li-ion ​​của ngành công nghiệp ô tô dần phát triển tại nhiều quốc gia. 

Hệ thống quản lý pin tinh vi của xe điện cho phép mỗi bộ pin duy trì khả năng sạc - xả từ 100.000 đến 200.000 dặm, tương đương khoảng 160.000 đến 322.000 km. Hầu hết các ô tô điện đều được bảo hành 7-8 năm hoặc 100.000 dặm (hơn 160.000 km). 

Tuy nhiên, các chuyên gia kỳ vọng rằng pin xe điện sẽ tồn tại lâu hơn thế, thậm chí có thể sống lâu hơn chính những chiếc xe. 

Pin sẽ tồn tại lâu hơn chiếc xe. Ngày nay, hầu hết các loại pin xe điện có tuổi thọ từ 15 đến 20 năm và có vòng đời thứ hai sau đó.

Ông Graeme Cooper - Trưởng bộ phận Thị trường Tương lai của Công ty điện và khí đốt đa quốc gia National Grid.

Tại Hoa Kỳ, khi gói bảo hành pin điển hình từ 8 đến 10 năm hết hạn, hầu hết các nhà sản xuất xe điện có thể tái sử dụng pin lần thứ hai hoặc thứ ba. Công nghệ pin xe điện vẫn đang phát triển, vì vậy các nhà nghiên cứu kỳ vọng tuổi thọ của pin sẽ tăng lên cũng như chi phí thấp hơn, kích thước nhỏ và nhẹ hơn.

Tái chế pin xe điện ngày càng được chú trọng 

Tiến sĩ nghiên cứu tại Viện nghiên cứu pin hàng đầu nước Anh Faraday, Nhà phát triển pin của Jaguar Land Rover - Dana Thompson cho biết pin xe điện hiện nay "không thực sự được thiết kế để tái chế".

Đây không phải là vấn đề lớn khi số lượng xe điện còn hạn chế nhưng giờ đây xe điện bắt đầu trở nên phổ biến. 

Nhà nghiên cứu Dana Thompson phát triển dung môi chiết xuất kim loại quý từ pin ô tô đã qua sử dụng. (Ảnh: Science.org)

Một số nhà sản xuất ô tô có kế hoạch loại bỏ dần động cơ đốt trong trong vài thập kỷ tới. Các nhà phân tích dự đoán ít nhất 145 triệu xe điện sẽ xuất hiện trên đường vào năm 2030. 

“Thị trường tái chế pin đang hoạt động ở giai đoạn sơ khai vì pin ô tô có tuổi thọ cao. Nhưng chúng ta có thể mong đợi sự phát triển vượt bậc trong công nghệ tái chế. Việc vứt pin EV vào bãi rác không có ý nghĩa về mặt kinh tế cũng như môi trường – điều đó sẽ không xảy ra.” Graeme Cooper chia sẻ. 

Nửa đầu năm nay, khoảng 4,3 triệu xe điện được bán ra trên toàn cầu, tăng 62% so với cùng kỳ. Doanh số bán xe điện tiếp tục tăng dẫn đến nhu cầu về pin cao đột biến, đòi hỏi nguồn cung cấp nguyên liệu thô lớn hơn. 

Doanh số bán xe điện trên toàn cầu qua các năm. (Nguồn: EV Volumes) 

Tuy nhiên, việc khai thác lithium, niken, coban và các vật liệu khác có thể gây hại cho môi trường và khiến giá thành xe điện tăng cao. Từ đó, cuộc đua tìm ra phương pháp tái chế tối ưu nhằm khai thác toàn bộ tiềm năng xanh của xe điện diễn ra ngày càng sôi nổi.

Việc vứt pin xe điện vào bãi rác không có ý nghĩa về mặt kinh tế cũng như môi trường – điều đó sẽ không xảy ra.

Ông Graeme Cooper - Trưởng bộ phận Thị trường Tương lai của Công ty điện và khí đốt đa quốc gia National Grid.

Hãng xe hàng đầu Nhật Bản Nissan dự định thay thế pin li-ion bằng “pin thể rắn toàn phần” cho các mẫu xe điện vào năm 2028. Pin thể rắn hứa hẹn sẽ sạc nhanh hơn, lưu trữ nhiều năng lượng hơn và có tuổi thọ cao hơn pin li-ion.

Trong khi các công ty đang nỗ lực cải thiện hiệu suất của pin, nhiều “ông lớn” trong ngành xe điện cũng xây dựng nhà máy tái chế pin để tái sử dụng hoặc dùng cho mục đích khác. 

Theo Báo cáo tác động năm 2021 của Tesla, các nhà máy của hãng sử dụng hệ thống tái chế khép kín, cho phép 100% pin li-ion đã qua sử dụng của Tesla được tái chế, với tối đa 92% nguyên liệu thô sẽ tái sử dụng trong tương lai. 

Tháng 7 vừa qua, Tập đoàn xe hơi lớn nhất nước Đức - Volkswagen đã khai trương nhà máy tái chế SalzGiga với công suất xử lý 3.600 khối pin/năm. Ước tính nhà máy này có thể thu hồi tới 95% thành phần lithium, niken, mangan, coban, nhôm, đồng và nhựa trong các bộ pin đã cạn kiệt.

Toàn cảnh nhà máy SalzGiga tại khu phức hợp Salzgitter, miền bắc nước Đức. (Ảnh: Volkswagen)

Hoạt động tái chế cũng đang phát triển ở Redwood Materials - công ty tái chế pin được thành lập bởi JB Straubel, đồng sáng lập kiêm cựu Giám đốc Kỹ thuật của Tesla. Startup này đã huy động được hơn 700 triệu USD từ các nhà đầu tư để mở rộng quy mô hoạt động tại Nevada và xây dựng một cơ sở xử lý bổ sung nhằm thu hồi lithium, coban, niken và các kim loại khác cần cho mục đích sản xuất pin xe điện. 

Ông Straubel cho biết Redwood đã có thể thu hồi số lượng kim loại có thể sử dụng được với chi phí thấp hơn so với khai thác thông thường. 

Ngoài ra, một số hãng xe đang tận dụng pin xe điện để cung cấp năng lượng cho lưới điện, hộ gia đình và doanh nghiệp như Tesla, Nissan, Hyundai,... Hệ thống lưu trữ điện xStorage của Nissan sử dụng pin xe Nissan Leaf tái chế, công dụng tương tự như hệ thống pin trong nhà Powerwall của Tesla. 

xStorage mang đến “cuộc sống thứ hai” cho pin xe điện Nissan. (Ảnh: Nissan)

Quá trình chuyển đổi sang xe điện đang diễn ra nhanh chóng trên toàn cầu. Chính sách hạn chế và cấm bán xe chạy bằng xăng, dầu kể từ năm 2030 của Hoa Kỳ và các nước châu Âu cũng góp phần thúc đẩy doanh số xe điện. 

Đồng thời, cam kết giảm phát thải ròng và ứng phó với biến đổi khí hậu tại Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc càng chứng minh tính tất yếu của việc chuyển dịch từ xe xăng sang xe điện. Từ đó, đặt ra vấn đề sử dụng và tái chế pin xe điện đối với các quốc gia nói chung và nhà sản xuất nói riêng.