Tin thị trường và sản phẩm

Thị trường pin bùng nổ kéo theo bài toán xử lý cuối vòng đời

Nhu cầu pin lithium-ion toàn cầu tăng mạnh trong những năm gần đây. Từ khoảng 180 GWh năm 2020, dung lượng thị trường đã tăng hơn năm lần lên 1.100 GWh vào năm 2024, và theo dự báo sẽ vượt 3.500 GWh vào năm 2030. Cứ bốn chiếc ô tô bán ra trên thế giới trong năm 2025 thì có hơn một chiếc chạy điện.

Tăng trưởng nhanh tất yếu dẫn đến một vấn đề mới: số lượng pin đến hạn thải bỏ sẽ tăng rất lớn. Theo ước tính của Hội đồng Giao thông Sạch Quốc tế, khoảng 1,2 triệu bộ pin xe điện sẽ hết vòng đời vào năm 2030, con số này lên đến 14 triệu vào năm 2040 và 50 triệu vào năm 2050.

Pin lithium-ion thải bỏ không đúng cách tiềm ẩn nhiều rủi ro: có thể phát sinh khí hydrogen fluoride độc hại khi cháy, và các hợp chất hữu cơ chứa fluor trong chất điện phân có khả năng thấm vào nước rác thải bãi chôn lấp, gây ô nhiễm môi trường lâu dài. Trái lại, tái chế pin có thể giảm phát thải khí nhà kính trung bình tới 80% so với khai thác nguyên liệu thô từ mỏ.

Đổi mới công nghệ tái chế pin: Tăng tốc mạnh từ năm 2017

Báo cáo này phân tích xu hướng sáng chế trong lĩnh vực "tuần hoàn pin" — bao gồm tái chế, tái sử dụng và chuyển đổi mục đích sử dụng pin — dựa trên cơ sở dữ liệu bằng sáng chế toàn cầu của EPO.

Số lượng họ sáng chế quốc tế (International Patent Families — IPF) liên quan đến tái chế pin tăng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) 42% trong giai đoạn 2017–2023, so với 16% đối với công nghệ pin sạc nói chung và chỉ 2% trung bình toàn bộ các lĩnh vực kỹ thuật.

Trước năm 2017, lĩnh vực này còn khá khiêm tốn với chưa đến 100 IPF mỗi năm. Đến năm 2023, con số này đã tiến sát 500. Tổng số sáng chế (gồm cả bằng trong nước và quốc tế) vượt 2.400 trong năm 2023. Số đơn đăng ký bằng sáng chế châu Âu tiếp tục tăng mạnh vào năm 2024, cho thấy đà tăng trưởng chưa có dấu hiệu dừng lại.

Bước ngoặt năm 2017 không phải ngẫu nhiên. Năm đó, doanh số xe điện toàn cầu lần đầu vượt một triệu chiếc, và đây cũng là giai đoạn các chính phủ châu Âu và Trung Quốc bắt đầu ban hành luật quy định trách nhiệm của nhà sản xuất đối với pin xe điện sau khi hết vòng đời sử dụng.

Châu Á dẫn đầu, Brunp vượt lên vị trí số một

Về phân bố địa lý, các doanh nghiệp châu Á — đặc biệt là Trung Quốc — hiện chiếm ưu thế rõ rệt. Năm 2023, các đơn vị đăng ký từ châu Á chiếm 63% tổng số IPF trong lĩnh vực này.

Trước năm 2019, các tập đoàn Nhật Bản và Hàn Quốc như Toyota, LG, Sumitomo Metal Mining dẫn đầu bảng xếp hạng đăng ký sáng chế. Từ đó đến nay, vị trí số một đã thuộc về Brunp — công ty con phụ trách tái chế của CATL, nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới. Trong giai đoạn 2020–2023, Brunp đăng ký số IPF gấp hơn hai lần Toyota, đơn vị đứng thứ hai tính tổng cộng trong hai thập kỷ qua.

Brunp được thành lập năm 2005 và CATL mua lại năm 2015. Đến nay, đơn vị này đã lắp đặt năng lực tái chế tương đương khoảng 5% tổng công suất toàn cầu, được hỗ trợ bởi nguồn phế liệu sản xuất từ các nhà máy CATL — hiện là nguồn nguyên liệu đầu vào tái chế lớn nhất thế giới.

Trung Quốc chiếm ưu thế cả về tái chế lẫn tinh chế kim loại

Trung Quốc hiện kiểm soát việc cung cấp 19 trong số 20 khoáng sản quan trọng được tinh chế cho ngành năng lượng. Trong lĩnh vực tinh chế pin cụ thể: khoảng 70% sản lượng lithium tinh chế toàn cầu năm 2024 đến từ Trung Quốc; gần 80% cobalt được tinh chế tại Trung Quốc dù phần lớn quặng khai thác ở Cộng hòa Dân chủ Congo.

Về sáng chế tái chế pin, phần của Trung Quốc trong tổng IPF toàn cầu tăng từ 5% năm 2013 lên 29% năm 2023. Nếu tính cả bằng sáng chế trong nước (thường có giá trị thương mại thấp hơn), tỷ lệ này lên đến khoảng 70% trong năm năm gần đây nhất.

Từ năm 2018, xu hướng đáng chú ý là các đơn vị Trung Quốc bắt đầu chuyển hướng từ đăng ký bằng sáng chế thuần trong nước sang bảo hộ quốc tế. Điều này phản ánh tham vọng mở rộng thị trường ra ngoài biên giới khi các quy định tái chế pin được ban hành ở ngày càng nhiều quốc gia.

Châu Âu: Chiếm khoảng 20% sáng chế quốc tế, mạnh về thu gom và tiền xử lý

Châu Âu duy trì tỷ lệ ổn định khoảng 20% trong tổng IPF suốt giai đoạn nghiên cứu. Các đơn vị châu Âu nổi bật nhất bao gồm BASF (Đức), Umicore (Bỉ), và CEA — tổ chức nghiên cứu nhà nước của Pháp. Ngoài ra còn có nhiều startup và trường đại học đang đẩy mạnh đăng ký sáng chế.

Về trọng tâm kỹ thuật, châu Âu đặc biệt mạnh ở công nghệ xử lý từ xa (34% IPF toàn cầu trong phân mục này), cô lập và cố định pin (30%), và thủy luyện kim sau tiền xử lý nhiệt (26%).

Đáng chú ý, nếu tính thêm dữ liệu năm 2024, BASF sẽ hơn gấp đôi tổng số IPF (từ 31 lên hơn 60) và trở thành đơn vị châu Âu đứng đầu với khoảng cách đáng kể. Công ty này đang vận hành nhà máy sản xuất "khối đen" (black mass) tại Schwarzheide, Đức với công suất xử lý tới 15.000 tấn pin hết vòng đời mỗi năm.

Startup đáng chú ý: Cylib (Đức), được tách ra từ Đại học RWTH Aachen năm 2022, đang xây dựng một trong những nhà máy tái chế pin lớn nhất châu Âu tại CHEMPARK Dormagen với công suất 60.000 tấn/năm, dự kiến đi vào hoạt động năm 2027. Điểm đột phá của Cylib là thu hồi lithium ở giai đoạn đầu thay vì cuối quy trình, cho phép đạt hiệu suất tái chế trên 90%.

Khung chính sách: Châu Âu đặt ra các tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất

Quy định EU về pin (Regulation 2023/1542) đặt ra yêu cầu hàm lượng vật liệu tái chế tối thiểu trong pin mới: 16% cobalt, 6% lithium, 6% nickel áp dụng từ năm 2031, tăng lên lần lượt 26%, 12%, 15% từ năm 2036. Mục tiêu thu hồi vật liệu đặt ra ở mức 90% đối với cobalt, đồng, chì, nickel và 50% đối với lithium vào cuối năm 2027.

Một công cụ chính sách quan trọng khác là "hộ chiếu pin kỹ thuật số" (digital battery passport), bắt buộc áp dụng từ tháng 2/2027, cho phép truy xuất thông tin vòng đời của từng bộ pin qua mã QR.

Về phía Trung Quốc, quy định mới có hiệu lực từ tháng 4/2026 buộc các nhà sản xuất xe điện phải thiết lập mạng lưới thu gom pin thải tương ứng với doanh số bán hàng, đồng thời xây dựng hệ thống truy xuất nguồn gốc pin trên toàn quốc.

Kế hoạch RESourceEU của Ủy ban châu Âu (2025) thông báo phân loại pin lithium-ion thải và black mass là chất thải nguy hại từ tháng 9/2026, qua đó cấm xuất khẩu các vật liệu này sang các nước ngoài OECD (trong đó có Trung Quốc). Biện pháp này nhằm giữ lại nguyên liệu tái chế để xử lý trong EU. Kế hoạch cũng dự kiến huy động khoảng 3 tỷ euro hỗ trợ các dự án liên quan đến nguyên liệu quan trọng.

Thách thức phía trước

Báo cáo chỉ ra một số thách thức cụ thể:

Thiếu hụt nguyên liệu đầu vào trong thập kỷ này. Hiện nay, phế liệu từ quá trình sản xuất pin (chứ không phải pin xe điện đã qua sử dụng) chiếm gần như toàn bộ nguyên liệu tái chế. Pin xe điện thực sự sẽ chỉ đến hạn thải bỏ với số lượng lớn từ giữa thập kỷ 2030. Điều này tạo ra "thung lũng tử thần" cho các doanh nghiệp tái chế muốn mở rộng quy mô ngay trong thập kỷ này.

Dư thừa công suất tại Trung Quốc. Ngay cả khi toàn bộ lượng pin có thể tái chế ở Trung Quốc được thu gom và xử lý, tỷ lệ sử dụng công suất nhà máy tái chế tại đây hiện chỉ đạt khoảng 20%.

Thách thức kỹ thuật còn tồn tại. Thu hồi lithium hiệu quả, xử lý dòng black mass phức tạp, quản lý chất kết dính và chất điện phân chứa fluor, cùng với việc thích ứng với hóa học pin thay đổi (xu hướng giảm cobalt, tăng LFP) đều là các bài toán chưa được giải quyết hoàn toàn chỉ bằng cách mở rộng quy mô.
Thiếu đơn vị tiêu thụ đầu ra. Tại nhiều nền kinh tế phát triển, còn thiếu các nhà máy sản xuất vật liệu cathode có thể sử dụng nguyên liệu thứ cấp từ tái chế, làm hạn chế tác động thực tế của việc nâng cao năng lực tái chế.

Nhìn về tương lai

Theo kịch bản Announced Pledges Scenario của IEA, nếu toàn bộ cam kết khí hậu của các chính phủ được thực hiện đúng hạn, tái chế có thể giảm nhu cầu cung cấp sơ cấp khoảng 40% đối với đồng và cobalt, và khoảng 25% đối với lithium và nickel vào năm 2050.

Tuy nhiên, các tác giả nhấn mạnh rằng tái chế không thể thay thế hoàn toàn khai thác mỏ trong những thập kỷ tới, đặc biệt khi lượng pin hết vòng đời vẫn còn hạn chế. Tuần hoàn pin cần được xem là một phần của chiến lược nguyên liệu rộng hơn, kết hợp với đa dạng hóa nguồn cung, khai thác có trách nhiệm và cải thiện hiệu quả sử dụng vật liệu.

Các khu vực thành công trong thu hút đầu tư và tạo ra giá trị kinh tế từ lĩnh vực này sẽ là những nơi vừa quản lý tốt các thách thức chính sách, vừa duy trì được môi trường đổi mới sáng tạo liên tục.
________________________________________
Nguồn: EPO và IEA, "Battery Circularity: Innovation Trends for a Future Source of Critical Materials", tháng 4/2026. Báo cáo đầy đủ có tại epo.org/insight-battery-circularity.