Trung Quốc thống trị thị trường đất hiếm, giới xe điện muốn loại bỏ ảnh hưởng

Các nhà cung cấp và nhà sản xuất ô tô châu Âu, Mỹ và Nhật Bản đang nỗ lực sản xuất động cơ xe điện chứa ít hoặc không có hàm lượng đất hiếm, nhằm bớt phụ thuộc Trung Quốc - quốc gia nắm trong tay 90% nguồn cung và năng lực xử lý đất hiếm toàn cầu

Đất hiếm là tên gọi chung của một nhóm gồm 17 kim loại gồm scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium và lutetium. 

Mặc dù các nguyên tố kể trên không phải dạng hiếm trên thế giới, nhưng lại có rất ít nơi tích trữ nhiều loại nguyên tố cùng lúc và có trữ lượng đủ lớn để khai thác có hiệu quả.

Ngày nay, đất hiếm là tài nguyên quý tạo nên nhiều nguyên liệu quan trọng sản xuất các sản phẩm công nghệ cao như: đồ điện tử, laser, vật liệu siêu dẫn, chất phát quang, chất xúc tác, quang điện, thiết bị y tế… Trong đó, những ngành, lĩnh vực sử dụng các loại nguyên tố này nhiều nhất phải kể đến là ô tô, xe máy điện, điện thoại di động và các sản phẩm công nghệ khác.

Trung Quốc là nước có trữ lượng đất hiếm lớn nhất thế giới, với khoảng 44 triệu tấn.

Các nhà sản xuất ô tô hiện chủ yếu dựa vào động cơ có nam châm vĩnh cửu làm từ đất hiếm, loại động cơ hiệu quả nhất trong việc tạo mô-men xoắn để cung cấp năng lượng cho xe điện.

Tuy nhiên, việc giá trị đất hiếm tăng ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh thị trường cũng như nỗ lực giảm phụ thuộc vào Trung Quốc, đã thúc đẩy các nhà cung cấp và sản xuất ô tô gấp rút tìm kiếm các giải pháp thay thế.

Công ty dẫn đầu thị trường Tesla đã gây chú ý vào đầu năm nay khi nói rằng họ sẽ cắt giảm đất hiếm khỏi xe điện thế hệ tiếp theo.

Trong khi đó, các nhà sản xuất ô tô từ General Motors (Mỹ) đến Jaguar Land Rover (Anh), hay các nhà cung cấp lớn như BorgWarner cũng đang nghiên cứu hoặc đã phát triển các động cơ có hàm lượng đất hiếm từ thấp đến 0. Chẳng hạn như động cơ đồng bộ kích từ bằng điện (EESM).

Những công ty khác như Nissan (Nhật Bản) đang tiến xa hơn với chiến lược kép, khi phát triển cả động cơ EESM và động cơ nam châm vĩnh cửu trong đó hàm lượng đất hiếm sẽ dần được loại bỏ hoàn toàn.

Những hạn chế gần đây của Trung Quốc đối với việc xuất khẩu gali và than chì - vốn rất quan trọng đối với sản xuất pin xe điện - đã nêu bật nguy cơ phụ thuộc quá mức vào Trung Quốc.

Nhà cung cấp ZF của Đức đã phát triển một động cơ EESM tương tự với kích thước và hiệu suất của động cơ nam châm đất hiếm.

Ông nói: “Đây là một đóng góp quan trọng giúp chúng tôi độc lập hơn một chút với Trung Quốc”.

Ông Scharrer cho biết thêm rằng ZF đang đàm phán với các nhà sản xuất ô tô của Mỹ, châu Âu và cả Trung Quốc để cung cấp động cơ này.

Ngoài việc phụ thuộc quá nhiều vào Trung Quốc, việc tinh chế đất hiếm, như neodymium (Nd) và dysprosium (Dy), còn liên quan đến dung môi và chất thải độc hại, điều này xung đột với các mục tiêu bền vững.

“Nếu bạn làm đúng, bạn sẽ có một sản phẩm bền vững hơn nhiều”, Ben Chiswick, giám đốc phát triển kinh doanh kỹ thuật của Drive System Design có trụ sở tại Detroit (Michigan, Mỹ), nơi đang phát triển động cơ không dùng đất hiếm với 3 nhà sản xuất ô tô.

Một số nhà sản xuất ô tô như BMW cho biết họ đã đạt được mục tiêu sau nhiều năm nghiên cứu. Uwe Deuke, kỹ sư phụ trách phát triển động cơ EESM cho xe điện thế hệ tiếp theo của BMW, cho biết: “Đây có thể không phải là một thành tựu lớn… nhưng nó hoạt động rất tốt mà không cần đất hiếm”.

Động cơ nam châm vĩnh cửu ô tô điện trung bình sử dụng khoảng 600 gram (1,32 lb) neodymium đất hiếm. Giá neodymium đã biến động rất lớn - hiện ở mức khoảng 125 USD/kg, giảm so với mức đỉnh khoảng 223 USD vào năm ngoái, nhưng cao hơn nhiều so với mức 65 USD vào năm 2020.

Nhà cung cấp phụ tùng Vitesco (Đức) đã thiết kế động cơ EESM cho hãng xe Renault (Pháp) và sẽ ra mắt phiên bản mới vào năm 2026. Gerd Roesel, người đứng đầu bộ phận đổi mới của Vitesco cho biết các giải pháp thay thế không dùng đất hiếm sẽ tránh được những biến động giá lớn đó.

Mẫu xe điện thế hệ tiếp theo của Mercedes-Benz cũng hầu như không có hàm lượng đất hiếm nặng.

Những công ty khác như công ty khởi nghiệp Niron Magnets của Mỹ đang phát triển động cơ nam châm xe điện mà không cần đất hiếm.

Giám đốc điều hành Niron Jonathan Rowntree cho biết việc Tesla ngừng sử dụng đất hiếm "đã giúp người mua có cái nhìn thực tế hơn rằng không thực sự cần đất hiếm để chế tạo nam châm xe điện".

Không chỉ động cơ, ở một số xe điện, khoảng 1/3 lượng đất hiếm được sử dụng nằm trong loa của hệ thống âm thanh.

Công ty Warwick Acoustics của Anh đã phát triển những chiếc loa không dùng đất hiếm có trọng lượng nhẹ hơn 90% và tiết kiệm năng lượng hơn so với những chiếc loa thông thường. Giám đốc điều hành Mike Grant cho biết họ đã đạt thỏa thuận hợp tác với một nhà sản xuất ô tô hạng sang đầu tiên và đang đàm phán với những khách hàng khác.

James Edmondson, nhà phân tích tại công ty tư vấn IDTechEx, cho biết các nhà sản xuất ô tô vội vã tìm giải pháp thay thế khi giá đất hiếm tăng, nhưng hiện giá đã giảm. Họ đang theo dõi chặt chẽ Trung Quốc và chờ xem liệu chính phủ các nước có hành động hạn chế việc sử dụng đất hiếm của Trung Quốc hay không. Đạo luật Giảm lạm phát của Mỹ đã làm như vậy.

IDTechEx dự báo động cơ nam châm vĩnh cửu đất hiếm sẽ mất một số thị phần toàn cầu trong thập kỷ tới nhưng vẫn chiếm hơn 70% do các nhà sản xuất xe điện Trung Quốc không phải đối mặt với áp lực cắt giảm việc sử dụng.