Con đường dài và tốn kém của Nissan để tái sử dụng pin xe điện

Một trạm sạc Nissan Leaf. Ảnh: Getty Images.

Tại một thị trấn ven biển nhỏ ở phía đông bắc Nhật Bản, các công nhân nhà máy đang tháo pin cũ ra khỏi những chiếc ô tô điện bán đại trà đầu tiên trên thế giới và chuẩn bị cho chúng lên đời lần thứ hai. Tái sử dụng pin có thể giúp ngành công nghiệp ô tô thực hiện đúng lời hứa tạo ra một quá trình chuyển đổi xanh thực sự. Nhưng nó tốn thời gian và hiện tại không có lãi.

Những mẫu xe đầu tiên của Nissan Motor Co., hoàn toàn chạy điện, được bán lần đầu tiên cách đây gần 13 năm, đã bắt đầu hết tuổi thọ. Trong nỗ lực làm cho tuổi thọ của những chiếc ô tô trở nên xanh trở lại như khi chúng hoạt động, pin đã sử dụng của chúng được thu thập tại các đại lý của Nissan ở Mỹ và Nhật Bản và gửi đến nhà máy ở Namie, Fukushima, một thị trấn bị sóng thần tàn phá vào năm 2011 và một thảm họa hạt nhân.

Các kỹ sư tại nhà máy, được điều hành bởi 4R Energy Co. - liên doanh của Nissan với công ty thương mại Sumitomo Corp. - dành hàng giờ cho mỗi bộ pin trước khi vận chuyển chúng ra ngoài, chủ yếu để sử dụng lại trong một chiếc xe điện khác nhưng đôi khi được tái sử dụng trong các thiết bị khác, chẳng hạn như máy phát điện dự phòng.

Việc thu thập và tái sử dụng pin xe điện giúp chúng không bị vứt bỏ ở các bãi chôn lấp, nơi chúng có thể giải phóng chất độc hoặc không bị nấu chảy và tách ra để lấy kim loại, điều này có thể gây nguy hiểm khi thực hiện không đúng cách. Nó cũng sẽ làm giảm sự phụ thuộc của ngành vào việc khai thác các nguyên tố đất hiếm đắt đỏ như lithium và coban, đồng thời cắt giảm lượng khí thải carbon liên quan đến việc sản xuất pin EV là mặt tối của ngành kinh doanh ô tô xanh.

Hơn nữa, việc tạo ra một thị trường lớn hơn cho pin đã qua sử dụng cũng có thể thúc đẩy thị trường ô tô điện đã qua sử dụng, bằng cách kéo dài tuổi thọ và tăng giá trị bán lại của chúng, điều này sẽ đẩy nhanh việc áp dụng chúng, Yutaka Horie, chủ tịch của 4R Energy cho biết.

Horie nói rằng khi thực hiện chuyến tham quan nhà máy khai trương vào năm 2018 với sự hỗ trợ của chính quyền địa phương: “Để xe điện phát triển nhanh chóng, khách hàng cần mua và bán dễ dàng hơn. Các quan chức của Namie đã cố gắng thu hút các ngành công nghiệp đến khu vực này sau khi mất 90% dân số trong các cuộc sơ tán sau thảm họa Fukushima”.

Với tất cả các lò phản ứng hạt nhân trong khu vực hiện đã ngừng hoạt động, các quan chức đang tìm cách tổ chức các doanh nghiệp kinh doanh năng lượng tái tạo và các công nghệ mới khác. Bởi vì dự án sẽ giúp hoàn thành mục tiêu của Nissan là làm cho xe điện trở nên bền vững và phổ biến hơn, nên lợi nhuận chưa bao giờ là ưu tiên cấp bách. Nhưng 4R hy vọng rằng theo thời gian, nó sẽ trở thành một hoạt động kinh doanh có lãi.

Một mẫu Leaf đời đầu được tiết lộ tại một sự kiện báo chí vào năm 2009 tại trụ sở Nissan ở Yokohama, Nhật Bản. Ảnh: Getty Images.

Thoạt nhìn, nhà máy trông không được tân tiến cho lắm. Robot và các thiết bị tự động hóa khác, một hình ảnh phổ biến ở hầu hết các nhà máy sản xuất ô tô ngày nay, không được chú ý. Thay vào đó, hầu hết công việc được thực hiện thủ công bởi chín người, chủ yếu là các kỹ sư địa phương.

Doanh số xe điện Trung Quốc BYD là nguyên nhân khủng hoảng của Mitsubishi và Nissan, sắp vượt mặt ông lớn Tesla Theo các báo cáo bán hàng thì hết quý 3/2023, doanh số của xe điện Trung Quốc BYD chỉ còn cách Tesla chưa tới 3.500 xe.

Theo nhà phân tích Tatsuo Yoshida của Bloomberg Intelligence, pin EV được tái sử dụng có thể có giá chỉ bằng một nửa so với pin mới. Ông cho biết điều khiến Nissan khác biệt so với các nhà sản xuất xe điện khác là công ty con 4R của họ đang tập trung vào việc tái sử dụng pin thay vì tái chế chúng. Việc tái sử dụng đòi hỏi phải hoán đổi các tế bào đã xuống cấp với những tế bào khỏe mạnh để kéo dài tuổi thọ của pin cũ nhưng vẫn hoạt động. Khi tái chế pin, kim loại đất hiếm và các bộ phận hữu ích khác của nó được chiết xuất và sử dụng để sản xuất một thứ gì đó mới.

Tại nhà máy của 4R ở Namie, quy trình bắt đầu bằng việc cắt các bộ pin ra để đánh giá tình trạng của chúng. Mỗi gói nặng 300 kg (661 pound) và chứa 48 mô-đun, mỗi mô-đun bao gồm hai pin. Khi phần bên trong lộ ra, chúng sẽ được cắm vào máy tính để đánh giá ban đầu.

Các công nhân đặt các gói qua bài kiểm tra nghiêm ngặt trong một căn phòng kín mà họ gọi là phòng xông hơi khô, liên tục cho chúng tiếp xúc với nhiệt độ cực cao và cực thấp. Điều này cung cấp dữ liệu về mức độ hư hỏng và phạm vi còn lại trong mỗi pin.

“Dữ liệu này là tất cả”, Horie nói về phòng kiểm tra.

Triệu hồi Nissan Kicks trên toàn cầu khắc phục sự cố phần mềm Việc triệu hồi do sự cố phần mềm có thể dẫn đến tăng tốc ngoài ý muốn sau khi người lái tắt kiểm soát hành trình. 

Dữ liệu, cùng với thông tin cơ bản về chủ sở hữu trước đó đôi khi có thể bao gồm mọi thứ từ khu vực địa lý đến lịch sử lái xe, sẽ cung cấp thông tin chi tiết về cách pin xe điện xuống cấp theo thời gian trong các môi trường khác nhau, tạo nền tảng cho những cải tiến trong tương lai về phát triển pin.

Phương pháp sử dụng nhiều dữ liệu, sử dụng nhiều lao động này hoàn toàn trái ngược với phương pháp tái chế đang được các nhà sản xuất ô tô như Tesla và BYD theo đuổi, phương pháp này phân hủy pin đã hết tuổi thọ và chiết xuất khoáng chất thô của chúng để tái sử dụng trong pin hoàn toàn mới.

Mặc dù cả hai phương pháp đều giữ cho pin đã qua sử dụng không bị đưa vào bãi phế liệu, nhưng quá trình thử nghiệm rộng rãi của 4R Energy cho phép công ty tận dụng được nhiều hơn những gì còn lại, nghĩa là sẽ ít lãng phí hơn. Nhưng một phần vì việc thu thập dữ liệu, quá trình này tốn nhiều thời gian hơn.

Nhà phân tích Colin McKerracher của BloombergNEF cho biết việc tái chế pin có thể dễ dàng mở rộng quy mô hơn khi khối lượng tăng lên, nhưng cả tái chế và tái sử dụng sẽ có vai trò trong tương lai.

Ông nói: “Việc tái sử dụng pin thường tốn nhiều thời gian hơn so với tái chế, nhưng cho phép công ty tái sử dụng nhiều vật liệu làm pin hơn”.

4R sẽ không tiết lộ chi tiết tài chính, ngoại trừ việc nói rằng họ tin rằng quy mô lớn hơn cuối cùng sẽ giúp họ thu được lợi nhuận. Horie tiết lộ lượng tiêu thụ của 4R đã tăng gấp đôi hàng năm kể từ năm 2018 và hiện công ty nhận được “hàng nghìn cục pin” mỗi năm. Công ty này hiện cũng có dung lượng lưu trữ cho 2.000 pin trên ba địa điểm ở Fukushima. Nhưng ngay cả với mức tăng trưởng như vậy, vẫn chưa rõ liệu 4R có đạt được quy mô cần thiết để mang lại lợi nhuận hay không.

Tại sao ô tô sử dụng pin nhiên liệu hydro vẫn tồn tại? Cuộc tranh luận về việc liệu ô tô điện nên chạy bằng pin, kiểu Tesla hay bằng pin nhiên liệu hydro, chẳng hạn như Toyota Mirai, dường như đã phân thắng bại trong những năm gần đây. Nhưng tại sao các công ty vẫn đầu tư vào ô tô dùng...

Nissan Leaf chỉ bán được 646.000 xe kể từ khi bắt đầu sản xuất vào năm 2010. Thay vào đó, những người sớm sử dụng phương tiện có ý thức về môi trường đã chuyển sang xe hybrid như Toyota Prius và sự chú ý trong những năm gần đây đã chuyển sang các mẫu xe chạy hoàn toàn bằng điện kiểu dáng đẹp hơn của Tesla.

4R Energy hiện chỉ xử lý các loại pin Leaf cũ, nhưng họ đang có kế hoạch mở rộng quy mô bằng cách hợp tác với các mẫu xe Nissan khác bao gồm Sakura, một mẫu xe điện mới phổ biến ở Nhật Bản. Công ty này cũng đang cố gắng biến pin cũ thành nhiều loại thiết bị hơn, bao gồm các bộ lưu trữ năng lượng cho năng lượng gió, mặt trời và năng lượng tái tạo khác.

Một công nhân bọc pin xe lithium-ion đã qua sử dụng tại nhà máy của 4R Energy ở Fukushima. Ảnh: Bloomberg.

Tooru Futami, người đã làm việc tại 4R Energy sau sự nghiệp phát triển chiếc Leaf tại Nissan, cho biết pin được sản xuất ngày nay có phạm vi hoạt động tốt hơn và tuổi thọ dài hơn so với pin cũ, khiến pin đã qua sử dụng khó cạnh tranh. Nhưng ông tin rằng lợi thế này sẽ giảm dần theo thời gian, khi pin tầm xa tham gia vào dòng tái chế và những cải tiến về hiệu suất pin ổn định.

“Theo thời gian, khoảng cách đó sẽ thu hẹp lại”, Futami, nhà nghiên cứu tại công ty thương mại điện tử và trò chơi di động DeNa Co. ở Tokyo, cho biết.

Chiếc Leaf là người dẫn đầu, nhưng pin từ những chiếc Tesla đầu tiên và những chiếc EV đời đầu khác cũng sắp hết hạn sử dụng, nghĩa là việc tái chế và tân trang pin mới bắt đầu phát triển. Doanh số bán xe điện tăng đột biến gần đây có nghĩa là sẽ có nhiều tăng trưởng hơn ở phía trước.

Theo dự đoán của BNEF, có tới 77 triệu xe điện có thể xuất hiện trên đường vào năm 2025 và 229 triệu vào năm 2030.

Một kỹ sư tại 4R Energy phân loại các mô-đun pin đã qua sử dụng. Ảnh: Bloomberg.

Ngay cả ở Nhật Bản, nơi xe điện chỉ chiếm 1,7% số xe du lịch bán ra vào năm ngoái, tình hình đang thay đổi. Vào tháng 2, Nissan cho biết sẽ giới thiệu 27 mẫu xe điện. Và Toyota Motor Corp., sau nhiều năm tập trung vào xe hybrid và xe chạy xăng, đã lên kế hoạch nhanh chóng mở rộng sản xuất EV trong vài năm tới.

Các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản vẫn đang bị bỏ xa so với Tesla và những hãng khác về xe điện, mặc dù họ đã bắt đầu sớm trong hạng mục thân thiện với môi trường. Ngày nay, các nhà sản xuất Trung Quốc thống trị chuỗi cung ứng pin EV, từ khai thác đến lắp ráp và năng lực tái chế của họ cũng đang tăng lên. Các nhà phân tích cho biết 4R Energy cuối cùng sẽ cảm thấy áp lực cạnh tranh hơn.

Hideki Kidohshi, chuyên gia cấp cao về năng lượng và giao thông vận tải tại Viện nghiên cứu Nhật Bản cho biết: “4R đang dẫn đầu ở Nhật Bản, nhưng có hàng tá thứ tương tự như vậy ở Trung Quốc. Vấn đề bây giờ không phải là việc kinh doanh này có hợp lý hay không. Đó là về việc giảm chi phí để chuẩn bị cho sự tăng trưởng trong tương lai”.