Tuy thị trường xe ôtô điện hiện nay vẫn còn rất nhỏ bé so với các loại xe ôtô truyền thống, nhưng có nhiều khả năng là thực tế này sẽ thay đổi trong những năm tới, khi các nền kinh tế lớn trên thế giới chuyển đổi từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng sạch hơn.
Trong khi đó, có một loại khoáng sản ít được chú ý nhưng lại là thành phần quan trọng thiết yếu cho xu hướng điện khí hóa xe ôtô, đó là graphit.
Cơ hội thị trường
Mới đây, Tổng thống Mỹ Joe Biden đã ký sắc lệnh hành pháp, yêu cầu một nửa doanh số xe ôtô mới bán ra tại Mỹ từ năm 2030 trở đi sẽ là xe ôtô điện. Trung Quốc - thị trường xe ôtô điện lớn nhất thế giới - đã đặt ra mục tiêu tương tự, yêu cầu đến năm 2030 xe ôtô điện sẽ chiếm 40% tổng doanh số xe ôtô mới. Đến thời điểm đó, Liên minh Châu âu cũng yêu cầu phải có tối thiểu 30 triệu xe ôtô với phát thải bằng 0.
Theo báo cáo về triển vọng xe ôtô điện toàn cầu của Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), nếu chính phủ các nước tăng cường nỗ lực để đáp ứng các mục tiêu về năng lượng và khí hậu, số lượng xe ôtô điện trên toàn cầu có thể đạt 230 triệu chiếc vào cuối thập niên này, tăng hơn 10 lần so với 20 triệu chiếc hiện nay.
Khi ngày càng nhiều xe ôtô điện được sản xuất, nhu cầu đối với các nguyên liệu sản xuất ắc quy như liti, niken và graphit cũng sẽ tăng. IEA cho rằng nhu cầu khoáng chất cho xe ôtô điện sẽ phải tăng tối thiểu 30 lần vào năm 2040 để có thể đáp ứng các mục tiêu về khí hậu trên toàn cầu.
Theo dự báo của Công ty Fastmarkets chuyên về phân tích thị trường hàng hóa, doanh số xe ôtô điện sẽ tăng trưởng với tốc độ trung bình 40%/năm cho đến năm 2025, khi đó xe ôtô điện sẽ chiếm 15% thị phần xe ôtô trên toàn cầu. Sau năm 2025, thị phần xe ôtô điện sẽ tiếp tục tăng và đạt 35% vào năm 2030.
Trong quá trình dịch chuyển sang năng lượng sạch như trên, graphit có thể trở thành cơ hội thị trường quan trọng cho các công ty khai thác khoáng sản và sản xuất hóa chất.
Ứng dụng trong xe ôtô điện
Graphit là vật liệu duy nhất có thể được sử dụng để sản xuất anôt trong ắc quy liti - loại ắc quy phổ biến dùng cho xe ôtô điện. Do độ bền, độ cứng cao và tính chất dẫn điện, dẫn nhiệt xuất sắc của graphit, hiện nay chưa có vật liệu nào có thể thay thế graphit trong ắc quy xe ôtô điện. Bên cạnh kim cương, graphit là một trong 2 dạng tự nhiên duy nhất của cacbon, nó cũng bền ở phạm vi nhiệt độ rộng.
Vì vậy, graphit được xem là nguyên liệu không thể thiếu trong quá trình dịch chuyển toàn cầu về hướng xe ôtô điện. Graphit cũng là thành phần lớn nhất (tính theo trọng lượng) trong ắc quy ion liti, mỗi chiếc ắc quy này chứa 20-30% graphit. Nhưng do những thất thoát trong quá trình sản xuất, trên thực tế lượng graphit cần để sản xuất ắc quy lớn gấp 30 lần lượng liti.
Graphit chiếm gần 53,8% lượng khoáng chất trong ắc quy, trong khi đó liti chỉ chiếm 4%.
Mỗi chiếc xe ôtô điện có thể chứa hơn 90 kg graphit tinh khiết dạng cầu đã bọc phủ, tức là nhiều gấp 10-15 lần so với liti.
Dự báo nhu cầu
Vật liệu graphit cho anôt được sản xuất từ tinh quặng graphit dạng vảy ở các mỏ graphit tự nhiên, hoặc từ graphit nhân tạo. Nhưng chỉ graphit dạng vảy đạt độ tinh khiết 99,95% mới có thể được sử dụng cho ắc quy ion liti.
Trung bình, mỗi chiếc xe ôtô điện sử dụng 70 kg graphit. Như vậy, 1 triệu chiếc xe ôtô điện sẽ đòi hỏi khoảng 75.000 tấn graphit tự nhiên, tương đương mức tăng 10% nhu cầu graphit dạng vảy.
Theo dự báo của Công ty nghiên cứu thị trường Benchmark Mineral Intelligence (BMI), nhu cầu graphit dạng vảy cho thị trường anôt xe ôtô điện sẽ đạt 1,25 triệu tấn/năm vào năm 2025. Năm 2021, khối lượng graphit đã khai thác để cung ứng cho tất cả các ứng dụng là 1 triệu tấn.
Hơn nữa, Công ty BMI dự báo nhu cầu graphit dùng cho điện cực ắc quy có thể tăng gấp 7 lần trong thập niên tới, khi sự tăng trưởng của doanh số xe ôtô điện tiếp tục thúc đẩy quá trình xây dựng các nhà máy sản xuất ắc quy ion liti quy mô lớn.
Công ty dịch vụ tài chính Bloomberg dự báo, nhu cầu khoáng chất dùng cho ắc quy sẽ tăng mạnh cho đến năm 2030, trong đó nhu cầu graphit sẽ tăng gấp 4 lần.
IEA đưa ra dự báo xa hơn, theo đó tăng trưởng nhu cầu một số khoáng chất phục vụ lĩnh vực năng lượng sạch trong thời gian 2020-2040 sẽ như sau:
- liti : tăng 13-42 lần
- graphit: tăng 8-25 lần
- cobalt: tăng 6-21 lần
- niken: tăng 17-19 lần
- mangan: tăng 3-8 lần
- đất hiếm: tăng 3-7 lần
- đồng: tăng 2-3 lần
Nguồn cung khan hiếm
Khi quá trình điện khí hóa các phương tiện vận tải tiếp tục và chỉ có một số ít mỏ graphit được phát hiện mới trên toàn thế giới, Công ty BMI ước tính thị trường graphit có thể rơi vào tình trạng cầu vượt cung ngay trong năm nay, tình trạng thiếu nguồn cung sẽ tăng đến 8 triệu tấn vào năm 2040. Để lấp lỗ hổng đó, trong 18 năm tới ngành khai thác khoáng sản cần phải sản xuất lượng graphit gấp gần 8 lần so với hiện nay.
Nhưng theo một nghiên cứu đã đăng trên tờ Washington Post tháng 6-2022, các nhà máy sản xuất thiết bị năng lượng sạch đang được xây dựng với tốc độ nhanh hơn khả năng cung ứng những dây chuyền cung cấp nguyên liệu. Trong khi các nhà máy có thể được xây dựng trong khoảng 18 tháng, thời gian đưa vào vận hành các mỏ khai thác khoáng sản thường lên đến 7 năm hoặc lâu hơn.
Hiện nay, hầu hết toàn bộ hoạt động chế biến quặng graphit đều được thực hiện ở Trung Quốc do sự sẵn có nguồn cung ở đây cùng với các yếu tố như tiêu chuẩn môi trường lỏng lẻo và chi phí nhân công thấp. Trung Quốc chiếm gần 60% sản lượng graphit khai thác toàn cầu năm 2021 và đóng vai trò chi phối ở mọi giai đoạn của chuỗi cung ứng graphit trên thế giới.
Sau Trung Quốc, các nước sản xuất graphit hàng đầu thế giới là Mozambique, Braxin, Madagascar, Canađa, Ấn Độ.
Mỹ không sản xuất graphit tự nhiên, vì vậy phải dựa hoàn toàn vào nhập khẩu để đáp ứng nhu cầu trong nước. Mức độ phụ thuộc của Mỹ vào nguồn cung từ nước ngoài đã tăng lên trong những năm qua. Năm 2016 Mỹ nhập khẩu 38.900 tấn graphit, năm 2021 lượng nhập khẩu đã đạt tổng cộng 53.000 tấn, trong đó 71% là graphit dạng vảy với độ tinh khiết cao. Những nguồn nhập khẩu chính của Mỹ là Trung Quốc (33%), Mêhicô (21%), Canađa (17%), Ấn Độ (9%).
Trung Quốc hiện kiểm soát toàn bộ hoạt động chế biến graphit dạng cầu, vì vậy trên thực tế Mỹ phụ thuộc 100% vào nguồn cung graphit bậc chất lượng ắc quy từ Trung Quốc. Đó là lý do chính phủ Mỹ đưa graphit vào Danh sách 35 khoáng chất quan trọng đối với an ninh quốc gia và kinh tế. Báo cáo của Nhà Trắng về chuỗi cung ứng các nguyên liệu quan trọng ước tính, nhu cầu graphit cho các ứng dụng năng lượng sạch vào năm 2040 sẽ cao gấp 25 lần lượng graphit được sản xuất trên toàn thế giới năm 2020.
Trong bối cảnh cầu tiếp tục vượt cung, giá graphit tự nhiên đã tăng đáng kể trong năm qua. Theo dữ liệu của Công ty BMI, giá graphit loại mịn đã tăng 44,5%, lên đến 723 USD/tấn, trong thời gian từ tháng 1/2021 đến tháng 5/2022. Đồng thời, giá graphit dạng vảy lớn đã tăng 19,85 %, đạt 1.187 USD/tấn.
Năm 2022, nhu cầu ắc quy ion liti trên thế giới đã tăng 50% so với năm trước, đạt tốc độ tăng trưởng nhanh nhất từ trước đến nay.