Than chì là một dạng kết tinh của carbon, là vật liệu chính ở cực dương của hầu hết các loại pin lithium-ion. Loại pin này có thể chứa lượng than chì gấp khoảng 5-10 lần so với các vật liệu quan trọng khác như lithium. Khoảng 80% than chì được khai thác trên thế giới đến từ Trung Quốc.

Một số nhà sản xuất ô tô và pin lớn nhất thế giới cũng như chính phủ Mỹ đang chạy đua để đảm bảo nguồn cung than chì trong bối cảnh có dấu hiệu thiếu hụt vật liệu pin này. Cho đến nay, giá than chì vẫn chưa phản ánh nguồn cung khan hiếm.

Theo Brent Nykoliation, Phó Chủ tịch điều hành của NextSource Materials, công ty đang phát triển một dự án than chì ở Madagascar, dường như than chì luôn là vật liệu pin bị lãng quên trong khi nguyên liện này lại chiếm một nửa của các thành phần pin. “Đó là vật liệu thô lớn nhất của pin”, ông nói.

Than chì là vật liệu không bình thường trong số các vật liệu được coi là quan trọng đối với quá trình chuyển đổi năng lượng vì con người không chỉ có thể khai thác vật liệu này từ mỏ mà còn có thể tạo ra than chì. Hầu hết pin lithium-ion hiện nay đều sử dụng than chì tổng hợp, được sản xuất từ sản phẩm phụ của dầu mỏ, chủ yếu ở Trung Quốc.

Tuy nhiên, việc sử dụng quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng, phát thải cao để sản xuất than chì tổng hợp đi ngược lại mục đích chuyển đổi xanh của xe điện và các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo. Theo Benchmark Mineral Intelligence (BMI), công ty theo dõi chuỗi cung ứng pin, sản xuất than chì tổng hợp có thể phát thải carbon gấp bốn lần so với việc khai thác than chì tự nhiên.

Nhiều nhà phân tích cho biết, nhiều sản xuất pin và ô tô đang tìm cách chuyển sang sử dụng than chì tự nhiên như một phần của nỗ lực giảm khí thải carbon trong chuỗi cung ứng.

Vấn đề là sự gia tăng nhu cầu đang dẫn đến tình trạng thiếu hụt nguồn cung than chì tự nhiên. Theo BMI, đến năm 2030, than chì tự nhiên sẽ là một trong những vật liệu pin thiếu hụt nguồn cung lớn nhất, với nhu cầu vượt nguồn cung dự kiến khoảng 1,2 triệu tấn.

Theo BMI, sau khi hầu như không tăng giá kể từ năm 2020, than chì tự nhiên sử dụng cho pin đã tăng giá 25% trong năm 2022, lên 812,5 đô la/tấn. Trong khi đó, giá vật liệu lithium tăng gần gấp đôi vào năm ngoái.

Sự thiếu hụt đáng kể của than chì tự nhiên trong những năm tới đang khiến các nhà sản xuất pin và ô tô sốt sắng chốt mua các nguồn cung ngay từ bây giờ. Trong năm qua, các công ty như hãng xe điện Tesla và nhà sản xuất pin Panasonic Holdings đã ký thỏa thuận với các nhà cung cấp để đảm bảo nguồn cung than chì đầy đủ trong tương lai.

Cuối năm ngoái, Mỹ đã trợ cấp tổng trị giá khoảng 500 triệu đô la Mỹ cho ba nhà sản xuất than chì là Syrah Resources, Novonix và Anovion để phát triển các nguồn cung trong nước. Khoản tiền trợ cấp này đến tự Đạo luật Việc làm và đầu tư hạ tầng (IIJA) năm 2021.

Đà tăng giá gần đây của lithium và các kim loại khác đã đẩy giá pin lên cao, đảo ngược xu hướng giảm của chi phí pin lithium-ion trong nhiều năm. Điều này khiến các hãng xe tập trung hơn vào chuỗi cung ứng. Cũng theo theo BMI, nguyên liệu thô chiếm khoảng 70% chi phí của pin lithium-ion trong năm 2022, tăng từ 40% vào năm 2015.

Syrah Resources đã ký thỏa thuận cung cấp than chì cho Tesla và có kế hoạch vận chuyển than chì được khai thác từ một mỏ ở Mozambique đến một cơ sở chế biến ở bang Louisiana, nơi vật liệu này sẽ được xử lý thành vật liệu sẵn sàng sử dụng cho pin.

Syrah Resources sẽ nhận được tới 220 triệu đô la trợ cấp từ Đạo luật IIJA và đã được chấp thuận khoản vay có điều kiện trị giá 107 triệu đô la từ văn phòng phụ trách chương trình cho vay của Bộ Năng lượng Mỹ.

Việc chuyển sang sử dụng nguồn cung than chì ở những nơi bất ổn trên thế giới sẽ có những rủi ro. Một số nhà phân tích lo ngại mỏ than chì Mozambique nằm gần khu vực xung đột, nơi các cuộc tấn công của phiến quân Hồi giáo đã gây ra một cuộc khủng hoảng nhân đạo.

Chuỗi cung ứng than chì dự kiến vẫn còn lộn xộn trong nhiều năm do than chì được khai thác ở một nơi rồi được vận chuyển đến những nơi khác trên khắp thế giới để tinh chế. Quy trình cấp phép và xây dựng các mỏ than chì và nhà máy tinh chế mới thường mất vài năm.

Có rất ít vật liệu thay thế rẻ tiền cho than chì trong cực dương của pin. Một số công ty, chẳng hạn như Sila Nanotechnologists và Group14 Technologies đang phát triển cực dương sử dụng silicon làm vật liệu chính vì cho rằng hiệu quả hơn than chì. Tuy nhiên, nhiều chuyên gia về pin cho biết than chì sẽ vẫn là vật liệu cực dương chính trong nhiều năm tới.

John DeMaio, Chủ tịch bộ phận xử lý than chì của Graphex Group, (Hồng Kông) nhận định, nhu cầu than chì sử dụng cho pin chỉ có tăng. Graphex đang lên kế hoạch xây dựng nhà máy đầu tiên tại Mỹ ở bang Michigan. Công ty cũng đang xem xét xử lý than chì từ một mỏ ở Canada để có thể giúp xe điện bán ở Mỹ đủ điều kiện nhận các khoản tín dụng thuế mới từ Đạo luật Giảm lạm phát (IRA) của Mỹ.

IRA cung cấp tín dụng thuế lên 7.500 đô la cho người tiêu dùng Mỹ mua các mẫu xe điện được lắp ráp ở Bắc Mỹ, với điều kiện tất cả các thành phần pin của xe phải được sản xuất hoặc lắp ráp ở Bắc Mỹ và các khoáng chất quan trọng của pin phải có nguồn gốc từ Mỹ hoặc các nước có hiệp định thương mại tự do với Mỹ.