Trung Quốc, công ty CATL làm pin xe điện

công ty công nghệ Amperex đương đại [CATL] là nhà bán pin xe điện hàng đầu Trung Quốc và hiện tại đang là công ty pin xe điện Trung Quốc duy nhất bắt đầu xuất khẩu sản phẩm ra nước ngoài

Khi người ta mải nghĩ về bổ sung giá trị cao, những thứ công nghệ phức tạp... như iPhone thì pin lại trở thành sản phẩm của một trong những công ty giá trị nhất Trung Quốc

hoá ra chế tạo pin cũng khá phức tạp

Nhà máy của CATL
người khổng lồ pin Trung Quốc được thành lập ở thành phố Ninh Đức tỉnh Phúc Kiến

thành phố Ninh Đức vẫn là căn cứ sản xuất lớn nhất nơi đặt 3 cơ sở: quận Zhangwan thành phố Ninh Đức, Cheli Bay thành phố Ninh Đức và thị trấn Phúc Đỉnh thành phố Ninh Đức

công ty đã mở rộng ra khỏi thành phố để nỗ lực trở thành doanh nghiệp toàn cầu

3 cơ sở mới ở thành phố Lật Châu tỉnh Giang Tô, thành phố Nghi Tân tỉnh Tứ Xuyên và ở tỉnh Thanh Hải - và 1 cơ sở ở Đức

mặc dù điều kiện kinh tế khó khăn nhưng công ty tiếp tục đầu tư mở rộng sản xuất và nguyên liệu thô

đầu năm 2021 CATL tuyên bố sẽ đầu tư 4.4 tỷ đôla vào mở rộng cơ sở đang có hoặc xây nhà máy mới

tháng 2 năm 2021 công ty tuyên bố xây dựng cơ sở sản xuất mới ở thành phố Triệu Khánh tỉnh Quảng Đông gần một phức hợp các công ty sản xuất xe ở đồng bằng sông Châu Giang của Quảng Đông trong đó bao gồm một nhà máy của công ty khởi nghiệp làm ôtô điện Xiaopeng Motors

tháng 9 năm 2021 CATL tuyên bố một khoản đầu tư 2.1 tỷ đôla xây dựng một cơ sở sản xuất rộng 5.26 kilomet vuông ở thành phố Nghi Xuân tỉnh Giang Tây

nhà máy sẽ sản xuất pin và vật liệu pin

CATL đang khẩn trương tăng trưởng công suất ở đại lục

Các bước sản xuất pin xe điện
chuỗi cung pin xe điện có 3 phần:

sản xuất cell, sản xuất module và cuổi cùng là lắp ráp gói

cell là cấu kiện nhỏ và quan trọng nhất của toàn bộ pin, chứa cực ân, cực dương và chất điện ly được gói với nhau theo phương cách nhất định

sau đó, nhiều cell được đóng gói với nhau thành một môđun

con số chính xác bao nhiêu cell mỗi môđun là tuỳ nhà sản xuất: có thể là 4 có thể là 12

sau đó, môđun được xếp vào gói pin hoàn chỉnh kèm với những kết nối điện và thiết bị làm mát - công đoạn này có thể làm thủ công hoặc máy tự động

trong 3 bước thì môđun và lắp ráp gói bổ sung ít giá trị hơn cho toàn bộ tiến trình sản xuất - đóng góp lần lượt chỉ 11 và 14% tổng giá thành pin - cho nên sản xuất cell là bước giá trị nhất của tiến trình làm pin

Những loại cell pin lithi
có 2 loại được sản xuất rộng rãi được phân biệt chủ yếu nhờ vật liệu cực âm

phần lớn pin xe điện có cực âm làm từ: hoặc là ôxit lithi nicken mangan côban [NMCs] hoặc là lithi sắt phôtphat

NMCs có mật độ điện cao hơn nhưng đánh đổi về độ bền và an toàn

loại 2 rẻ hơn và lợi thế an toàn hơn

CATL làm cả 2 loại bán cho 5 công ty xe lớn Trung Quốc

thế mạnh của công ty là sản phẩm pin lithi sắt phôtphat, là nhà cung cấp lớn nhất thế giới

chưa hết, sản phẩm pin có thể được làm theo nhiều thiết kế: hình trụ, thanh dẹt cắm được và giống lăng kính [ống nhòm]

Panasonic/Tesla dùng pin hình trụ

LG Chem và SK làm thanh dẹt cắm được

CATL thường làm hình hộp chữ nhật giống lăng kính

tuy thế, tiến trình sản xuất chủ yếu giống nhau

trong nhiều bước trong tiến trình sản xuất cell pin, có thể phân loại theo 3 cách: chuẩn bị chất điện ly, lắp ráp cell và kích hoạt điện hoá pin

Chuẩn bị chất điện ly - sền sệt
sản xuất chất điện ly để sản xuất các cực dương và cực âm của cell

hai cực được sản xuất trên dây chuyền khác nhau nhưng tiến trình phụ thì giống nhau

để có chất điện ly, ta trộn các thành phần của chất điện ly - gọi là vật liệu chất hoạt động - với một chất liên kết polyme, dung môi và một chất phụ gia dẫn điện vào một thùng trộn

trộn nhiều giờ để được một chất sệt điện ly đồng nhất

chất liên kết là để đảm bảo chất sệt đạt được độ nhớ và đồng nhất mong muốn, không có chất liên kết thì hỗn hợp sệt có thể không đủ dính vào cái gọi là "lá góp điện" mà ta cần trong bước phụ tiếp theo

dung môi để hoà tan chất liên kết

để có cực dương, nước là có thể dùng làm dung môi được

nhưng cực âm, sử dụng một dung môi hữu cơ thông dụng như NMP N-methylpyrrolidone C5H9NO

NMP là một hoá chất độc hại và xả thải được luật quy định

cho nên một bước nữa phải được thực hiện sau đó để ngăn [chất độc] thải ra môi trường

Chuẩn bị chất điện ly - bọc và phơi
sau khi có chất sền sệt, hỗn hợp được bọc quanh cả mặt của 'lá góp điện'

với cực dương, lá thường làm từ đồng

với cực âm, lá làm từ nhôm

công đoạn bọc khá quan trọng

nếu chất sệt chứa hạt dị vật hoặc không được phết đều thì pin sẽ không hoạt động đúng hiệu năng và có thể trở nên nguy hiểm

lá đã được bọc, sau đó, đặt vào thiết bị hong khô để làm bay hơi phần dung môi

với cực dương, nước là dung môi nên có thể làm bay hơi bình thường

với cực âm, dung môi NMP độc hại nên cần thêm bước loại bỏ

để tăng hiệu quả, các chất điện ly thường được chuẩn bị trên những cuộn rộng lớn hơn nhiều cái có thể được nhét vào một cell duy nhất

cho nên cuộn cần được dùng dao cắt thành chiều rộng mong muốn

sau đó chất điện ly được đặt vào một phòng khô với những bộ tách biệt đã khô để chuẩn bị lắp ráp cell

Lắp ráp cell
chất điện ly và bộ tách biệt được uốn, xếp chồng lên và hàn, lớp này trên lớp kia để tạo thành cấu trúc nội khối của cell

ví dụ để tạo thành cell pin kiểu thanh dẹt cắm được xếp chồng lên nhau hình chữ Z, cực dương và cực âm được cắt thành các tấm mỏng. Bộ tách biệt được cho vào làm một dải ruy băng cuộn vào vô tận với chất điện ly bổ sung vào khoảng trống giữa các nếp gấp

sau khi xong, phần cuối hay những "vạt" của cực dương, cực âm và bộ tách biệt của mỗi cell phải được hàn vào nhau - thường bằng máy hàn siêu âm

sau đó cell được đặt vào thành dẹt hoặc bất cứ vỏ bọc nào mà cell sử dụng và được lấp đầy chất điện ly lỏng

sau đó vỏ bọc cell được khoá kín

Kích hoạt điện hoá
để đảm bảo rằng cấu trúc bên trong của pin là ổn định và sẵn sàng sử dụng thực tế

bước đầu tiên và quan trọng nhất là tạo hình

cell được nạp điện lần đầu sau đó chầm chậm phóng điện và tái nạp điện theo những tốc độ khác nhau qua nhiều lượt - để tạo hình một lớp giao diện điện ly rắn SEI bảo vệ cực dương khỏi phản ứng với chất điện ly tạo thành sợi dẫn điện mỏng lithi dendrite dễ cháy

tiến trình tạo hình này sản sinh khí bên trong cell pin và khí ấy cần được từ từ loại ra bằng áp lực từ bên ngoài nếu không vấn đề sẽ phát sinh

sau đó, cell được đặt lên giá làm già hoá để ổn định và kiểm tra cuối được thực hiện, rửa cell và hơi khí cuối cùng được loại bỏ để đảm bảo rằng cấu trúc bên trong ổn định

sau đó, cell sẵn sàng cho cài đặt vào môđun và gói

Lợi thế quy mô của CATL
CATL cố gắng mở rộng sản lượng vì lợi thế quy mô sẽ tiết kiệm đáng kể giá thành

sản xuất pin có nhiều bước tiến trình khác nhau và đều có khó riêng

không phải tất cả các bước đều có thể trôi lọt qua dây chuyền nhanh như nhau

ví dụ tiến trình bọc là công đoạn chất sệt được phết lên lá kim loại và tiến trình xếp chồng lên nhau là công đoạn chất điện ly đã hoàn thiện, khô ráo được gấp lên vào cấu trúc của chúng [chất điện ly]

tiến trình bọc thực hiện trên những cuộn lớn có thể di chuyển khá nhanh

tiến trình xếp là hoạt động nhặt-và-đặt chính xác cao

máy thực hiện phải đúng nếu không pin sẽ bị đoản mạch

2 bước không thể cùng tốc độ và do đó tạo ra nghẽn cổ chai

làm thế nào mang sản lượng lớn hơn đến bước bị nghẽn cổ chai này, là nhiều pin có thể được sản xuất thêm trong một cơ sở đơn lẻ, khấu hao nhanh, là cơ hội thử nghiệm và thực thi những biện pháp hiệu quả về chi phí trong toàn bộ tiến trình

Gía trị đóng góp [giá trị gia tăng]
một thử thách lớn CATL đối mặt là công ty không duy trì mối quan hệ trực tiếp với người dùng cuối

pin là phần quan trọng nhất của xe điện - là nhân tố tạo ra khác biệt lớn nhất về giá bán và hiệu năng

nhưng người tiêu dùng lái xe chứ không lái pin

công ty làm xe điện biết và đa số hiểu rằng khác biệt chính của sản phẩm mình bán bị phụ thuộc vào một đơn vị thứ 3 ở nước ngoài

thiếu hụt chip vi mạch gần đây được lên báo nhiều nhưng cũng có thiếu hụt nhẹ pin xe điện

thiếu hụt ảnh hưởng công suất sản xuất xe điện mong muốn và tạo động lực cho các nhà sản xuất xe, sau rốt, mang công việc [làm pin] vào nội bộ

CATL biết và đã thực hiện một số bước khác nhau để tránh bị cắt bỏ hoàn toàn khỏi chuỗi sản xuất

đầu tiên là thành lập liên minh chiến lược và chia sẻ vốn cổ phần

đây là bước rất phổ biến trong ngành xe điện: giữa Panasonic và Tesla, BYD và Toyota...

năm 2020 CATL ký liên minh với Honda để hợp tác nghiên cứu phát triển pin và phát triển pin cho xe điện

quan trọng là CATL đồng ý phát cho Honda 1% quyền sở hữu cổ phần của chính công ty để lấy 570 triệu đôla Mỹ - hiện tại số cổ phần có giá thị trường gần 2 tỷ đôla

cách thứ 2 là hấp thụ thêm giá trị ngay trong chuỗi sản xuất pin xe điện - tức là hợp nhất chiều dọc

cách này giúp CATL chào bán được một giải pháp hoàn thiện hơn - do đó, [locked-in] - cho người dùng cuối

việc này có vẻ mở rộng ra ngoài công đoạn với môđun và gói pin

một sản phẩm được tuyên bố cùng lúc với khoản đầu tư cơ sở thành phố Nghi Xuân là CATL đang làm việc cùng nhiều công ty công nghệ Trung Quốc để thành lập một liên doanh gọi tên là "Suzhou Times Xin'an Energy Technology" tạm dịch công nghệ điện thời đại Tô Châu

CATL sở hữu 54% cổ phẩn của liên doanh này

mục tiêu của liên doanh là phát triển hệ thống điều khiển lái xe điện mới

hệ thống lái là một trong những bộ phận quan trọng nhất của xe điện, bao gồm pin, động cơ, truyền động và điện tử truyền lực - là kỹ thuật trung tâm của hệ thống [xe điện]

Foxconn làm dự án tương tự - xây dựng một nền tảng xe điện mở cho các nhà sản xuất sử dụng cho xe của riêng họ

CATL có thể chào bán cho người dùng không chỉ gói pin xe điện mà toàn bộ hệ thống lái xe điện, ấy sẽ là một đóng góp giá trị khổng lồ

Đảm bảo nguồn hàng thô
CATL làm bước khác để duy trì lợi thế sản xuất và giá thành, ấy là đoạt lấy nguồn cung hàng hoá học thô chất lượng tốt nhất rẻ nhất cho sản phẩm pin

vật liệu thô làm pin - cụ thể làm cực âm - ảnh hưởng đến hiệu năng và chi phí

ước tính sơ bộ rằng vật liệu hoạt tính của cực âm chiếm hơn 30% tổng giá thành

chưa kể, vật liệu hoạt tính không nhiều nên công ty phải tìm cách đảm bảo nguồn cung tin cậy giá rẻ những hàng hiếm này

ví dụ CATL đóng trụ sở pin lithi ở thành phố Nghi Xuân tỉnh Giang Tây là vì Nghi Xuân nổi tiếng dồi dào dự trữ đá lepidolite chứa lithi - nơi được ca ngợi làm thủ đô lithi của châu Á

CATL cũng đầu tư trực tiếp vào những công ty và mỏ để đoạt nguồn cung hàng thô

ví dụ để đảm bảo nguồn cung lithi thì CATL sở hữu 25% cố phần của công ty Tianqi lithi Tứ Xuyên và đầu tư trực tiếp vào những mỏ lithi ở Canada, Úc và Mỹ

công ty duy trì vị thế là nhà bán hàng rẻ nhất để người dùng cuối phải mua

Kết
CATL thành công đã làm giàu cho nhiều người

ngày nay công ty là một trong những công ty giá trị nhất Trung Quốc với giá thị trường 180 tỷ đôla Mỹ trên sàn chứng khoán Thượng Hải

sáng lập Robin Zeng hiện nay là một trong những quý ngài giàu nhất Hồng Kông

nhưng công ty đối mặt cạnh tranh khốc liệt, từ những cựu thù như BYD, từ khách hàng như BMW và Audi, từ công ty ngoại giàu mạnh như Panasonic và LG Chem và từ những công ty mới phất như Guoxuan High-Tech nhà sản xuất pin điện lớn thứ 3 Trung Quốc

CATL vẫn giữ được thế thắng, đẩy công suất để xả lụt thị trường, ký những hợp đồng nguyên liệu thô để đoạt lấy nguồn cung rẻ nhất và tiến hành nghiên cứu phát triển những thứ như pin ion natri để tránh bị ngắt khỏi thị trường