Mã số 2087: Phát triển pin Lithium từ vật liệu Biomass ứng dụng cho các thiết bị lưu trữ năng lượng Điện

Giải thưởng 2024 14/08/2024

Thích · 67

- Chia sẻ:

1.Mô tả dự án

Banatery là Dự án phát triển Pin Lithium từ vật liệu biomass. Dự án bắt nguồn từ thực tế “Nguồn vật liệu trong sản xuất Pin Lithium là vật liệu Cacbon có nguồn gốc từ than chì hay nhiên liệu hóa thạch vốn không tái tạo và không bền vững, chúng đã được sử dụng rộng rãi trong chế tạo siêu tụ điện và điện cực Pin nhưng quá trình khai thác và chế tạo thường nguy hiểm và gây ô nhiễm”.

Vì vậy, việc thay thế Graphite bằng than hoạt tính được sản xuất từ Vỏ chuối là một phương án kinh tế và thân thiện với môi trường với các ưu thế vượt trội của sản phẩm như:

●Tăng 52% dung lượng Pin

●Giảm 15% khối lượng Pin

●Tăng 16% tuổi thọ Pin

●Mật độ năng lượng cao, kích thích quá trình sạc pin lithium nhanh gấp 4 lần

●Khả năng dẫn điện tối ưu gấp 1.3 lần

●Tận dụng nguồn Biomass bền vững

Các thông tin trên được kiểm chứng qua quá trình thực nghiệm tại Đại học Bách Khoa Hà Nội và từ các bài báo, nghiên cứu khoa học uy tín

2.Vấn đề mà dự án giải quyết

a. Đặt vấn đề

➢Ngành công nghiệp pin Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn

Lý do lớn nhất là về Hiệu suất Pin:

“Hiện tại, phần lớn ô tô điện khi hết pin, việc tìm trạm sạc là một vấn đề nghiêm trọng và thời gian cần thiết để sạc đầy có thể mất nhiều giờ”. (Nguồn: Vinfast, VnExpress)

Vòng đời ngắn: Pin xuống cấp theo thời gian, chủ yếu là do các phản ứng hóa học xảy ra trong chu kỳ sạc và xả. Kết quả là dung lượng pin giảm dần, dẫn đến thời gian chạy và tuổi thọ tổng thể giảm.
Tính an toàn:Sạc quá mức, tiếp xúc với nhiệt độ cao, hư hỏng vật lý hoặc lỗi sản xuất có thể dẫn đến hỏng pin hoặc nguy cơ hỏa hoạn.
Tác động đến môi trường: Việc khai thác và chế biến nguyên liệu thô, chẳng hạn như than chì, có thể góp phần gây ra nạn phá rừng, ô nhiễm nguồn nước và rác thải carbon. Ngoài ra, việc thải bỏ pin không đúng cách có thể thải ra các hóa chất độc hại vào môi trường.
Vấn đề nguồn vật liệu trong sản xuất Pin
Vật liệu cacbon có nguồn gốc từ than chì và nhiên liệu hóa thạch không tái tạo và không bền vững đã được sử dụng rộng rãi trong chế tạo siêu tụ điện và điện cực pin nhưng quá trình khai thác và chế tạo thường nguy hiểm và gây ô nhiễm.

→ Nhu cầu tiêu thụ năng lượng tăng cao, sự cạn kiệt nguồn nguyên liệu hóa thạch, biến đổi khí hậu, đòi hỏi việc khai thác nguồn năng lượng sạch và bền vững.

Quá trình sản xuất Pin gặp thách thức: nguồn cung và giá cả của các nguyên liệu thô chính như lithium, cobalt và nickel khan hiếm. Đặc biệt, nguồn nguyên liệu chính là than chì, đang bị hạn chế xuất khẩu bởi Trung Quốc – nguồn cung than chì lớn nhất của Việt Nam.

➢ Về phụ phẩm nông nghiệp

Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, tổng khối lượng phụ phẩm năm 2020 của cả

nước là trên 156,8 triệu tấn, trong đó chiếm 56,7% là phụ phẩm sau thu hoạch từ cây trồng, từ quá trình chế biến nông sản của ngành trồng trọt (88,9 triệu tấn) → Hơn 80% chưa được sử dụng và thải trực tiếp ra môi trường hoặc đốt bỏ gây ô nhiễm môi trường. ➢ Xu hướng phát triển các nguồn năng lượng tái tạo và bền vững

Xu hướng Net-Zero

Nhiều nước trên thế giới đang nỗ lực thực hiện chiến lược nhằm đa dạng hóa nguồn

năng lượng, theo hướng ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo và giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch.

●Thông tư 13/2023/TT-BKHĐT hướng dẫn cơ chế tổ chức thực hiện "Chương trình hỗ trợ doanh nghiệp khu vực tư nhân kinh doanh bền vững giai đoạn 2022-2025"

●Thông tư 38/2023/TT-BCT quy định về kỹ thuật đo đạc, báo cáo, thẩm định giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và kiểm kê khí nhà kính ngành Công Thương.

Xu hướng Net-Zero tại Việt Nam thúc đẩy các doanh nghiệp phát triển bền vững ra đời. Trong đó có các phương án tối ưu sản phẩm Pin năng lượng.

b. Giải pháp

Pin Banatery là giải pháp thay thế cho Pin truyền thống và có hiệu năng vượt trội, thân thiện môi trường. Việc thay thế Graphite bằng than hoạt tính được sản xuất từ Vỏ chuối là một phương án kinh tế và có lợi cho môi trường.

Than hoạt tính được tạo ra thông qua quy trình kích hoạt một bước ở 600°C cho thấy một diện tích bề mặt cụ thể xuất sắc (1342.93 m2/g), đi kèm với tỷ lệ độ xốp (97%) so với những sản phẩm từ quá trình kích hoạt hai bước. Hơn nữa, một lượng lớn điện dung riêng đạt 338 F/g đã được quan sát trong than hoạt tính được tạo ra ở nhiệt độ kích hoạt 600°C thông qua quá trình kích hoạt một bước. Các than hoạt tính được tạo ra từ nguồn sinh khối cho thấy đặc điểm điện hóa tổng thể tốt hơn so với những sản phẩm từ than hoạt tính có nguồn gốc từ than khai thác. → Hiệu suất điện hóa của than hoạt tính được tạo ra từ nguồn gốc sinh khối tốt hơn so với những sản phẩm từ than hoạt tính khai thác thông thường → Chứng minh rằng than hoạt tính từ nguồn sinh khối là một loại vật liệu tiềm năng cho lưu trữ năng lượng tiên tiến, có lợi cho các ứng dụng siêu điện dung giá trị gia tăng.

Nguồn: tác giả tổng hợp

Khi ứng dụng vào pin Lithium

Ứng dụng than hoạt tính từ vỏ chuối trong sản xuất điện cực Pin

●Tăng 52% dung lượng Pin

●Giảm 15% khối lượng Pin

●Tăng 16% tuổi thọ Pin

●Mật độ năng lượng cao, kích thích quá trình sạc pin lithium nhanh gấp 4 lần

●Khả năng dẫn điện tối ưu gấp 1.3 lần

●Tận dụng nguồn Biomass bền vững.

3. Thị trường

a. Tiềm năng thị trường.

Tiềm năng thị trường cell pin trên thế giới

→ Châu Á - TBD giữ thị phần Cell Pin lớn nhất

Trong đó, thị trường của Pin châu Á- TBD

- Nhu cầu Pin cho xe điện có mức tăng trưởng đáng kể

Source: Skyquest

- Nhu cầu Pin dự trữ năng lượng được dự báo có mức tăng trưởng vượt trội

Source: Global Market Insight

Tiềm năng phát triển cell pin ở Việt Nam
Tỷ trọng các nguồn năng lượng sạch trong cơ cấu năng lượng tăng.

Nhu cầu về pin ở Việt Nam chủ yếu được thúc đẩy bởi hai phân khúc: pin xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS). Phần lớn phân khúc pin xe điện sẽ chiếm phần lớn trong nhu cầu tại thị trường này.
Nhu cầu Pin xe điện Việt Nam

Nguồn: McKinsey Battery Insights

- Nhu cầu hệ thống lưu trữ năng lượng pin Việt Nam

Nguồn: McKinsey Battery Insights

→ Nhu cầu về Pin ngày càng lớn.

→ Nhu cầu về Cell Pin tăng

b.Bối cảnh cạnh tranh

Lợi thế cạnh tranh về các chỉ số của Pin Banatery so với các đối thủ

→ Pin Banatery có lợi thế cạnh tranh về giá và chất lượng so với đối thủ

c. Định vị Banatery

→ Pin Banatery định vị là hãng Pin có mức giá hợp lý và Năng lượng cao

Quy mô thị trường (2025 - 2030)

USD=25.3680 VND theo Vietcombank(29/5/2024)

5. Kế hoạch thâm nhập thị trường

Banatery tiến hành phát triển thương hiệu, chính thức gia nhập thị trường mục tiêu với mô hình kinh doanh chính là B2B với chiến lược GTM Strategy như sau:

➢ Sản phẩm (Product)

Pin Banatery - Pin Lithium phát triển từ vật liệu Biomass (vỏ chuối) với các ưu thế vượt trội:

●Tăng 52% dung lượng Pin

●Giảm 15% khối lượng Pin

● Tăng 16% tuổi thọ Pin

● Mật độ năng lượng cao, kích thích quá trình sạc pin lithium nhanh gấp 4 lần

● Khả năng dẫn điện tối ưu gấp 1.3 lần

● Tận dụng nguồn Biomass bền vững

⇨ Sản phẩm được ứng dụng trong sản xuất PIN sạc dự phòng, Pin xe điện, Pin dự trữ năng lượng tái tạo và đa dạng các ứng dụng khác. Pin Banatery là giải pháp ứng dụng toàn diện cho Pin xe điện và Pin năng lượng mặt trời. Ở quy mô sản xuất và phân phối hiện tại của Startup, sản phẩm mà đội ngũ Banatery đưa ra thị trường là các cell pin 3,9V - 5200mAh.

➢ Giá thành (Price)

Giá niêm yết: $3,2/cell pin
Chính sách chiết khấu:
Chiết khấu 10% tổng giá trị đơn hàng đối với đơn đặt hàng trên 100.000 cell pin.
Chiết khấu 2,5% tổng giá trị đơn hàng đối với đối tác cung ứng nguyên vật liệu.

➢Phân phối bán hàng (Sale & Distribution)

Kênh phân phối trực tiếp: Direct selling với khách hàng doanh nghiệp: Inbound Sales engineer & Outbound Sales engineer. Các Sales engineer của Banatery sẽ làm việc và hỗ trợ trực tiếp cho các khách hàng doanh nghiệp trong cả khâu cố vấn kỹ thuật và chăm sóc khách hàng, giúp đảm bảo hỗ trợ tốt nhất cho những đơn đặt hàng từ doanh nghiệp.
Kênh phân phối gián tiếp:
Kết nối bán hàng với khách hàng doanh nghiệp thông qua các đối tác chiến lược, trung gian (Networking).
Ngoài ra, Banatery phối hợp các kênh:

➢ Quảng bá (Promotion)

Dựa trên hành trình khách hàng, Banatery cần phải tập trung phát triển sản phẩm và đẩy mạnh mạng lưới quan hệ với Khách hàng là doanh nghiệp và tạo ra chính sách bán hàng thông qua các kênh phân phối hiệu quả.

6. Chiến lược phát triển sản phẩm (5 năm)

Giai đoạn 1: Chuẩn bị (4 tháng)

Ở giai đoạn đầu tiên, Banatery xác định chỉ tập trung vào phát triển và thử nghiệm sản phẩm, nhằm chuẩn hóa sản phẩm đầu ra đạt được hiệu suất pin tối ưu. Nhóm sẽ hoàn thiện công tác chuẩn hóa chất lượng sản phẩm, sau đó sẽ tiến hành kiểm định và xin cấp phép sở hữu trí tuệ, tạo tiền đề cho hoạt động kinh doanh ở giai đoạn sau đó.
Mục tiêu giai đoạn:
Tiêu chuẩn hóa quy trình sản xuất, chuẩn hóa chất lượng sản phẩm đầu ra, sẵn sàng cho thương mại hóa.
Hoàn thiện xin cấp phép và bằng sáng chế.

b.Giai đoạn 2: Thâm nhập thị trường tại Việt Nam và Châu Á - Thái Bình Dương (2 năm)

Năm 2025

Đội ngũ Banatery sẽ thực hiện sản xuất sản phẩm trên quy mô vừa và nhỏ với sản lượng ước tính 1.200.000 cell pin/năm. Banatery hợp tác với PGS.TS Nguyễn Trọng Nghĩa - Viện kỹ thuật Hóa học Đại học Bách khoa Hà Nội để có nhà máy để sản xuất. Chi phí lớn nhất trong năm đầu tiên là chi phí nguyên vật liệu.

Dòng vốn sử dụng: 740.000 USD

Nhóm sẽ tiến hành kêu gọi vốn với mục tiêu kêu gọi 60.000 USD từ các quỹ đầu tư thiên thần, crowdfunding và các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm dự trữ năng lượng tại Việt Nam để tạo nguồn vốn cho các hoạt động đầu tư xây dựng quy trình sản xuất. Ngoài ra còn kết hợp với vốn tự có và vốn vay từ các quỹ khuyến khích kinh doanh tại các ngân hàng thương mại, ước tính lượng vốn này sẽ đạt khoảng 680.000 USD.

Cùng trong quá trình phát triển hệ thống sản xuất, Banatery chính thức gia nhập thị trường Việt Nam với mô hình kinh doanh chính là B2B.

Năm 2026

Từ năm thứ hai của giai đoạn, sau khi đã phát triển doanh nghiệp và khai thác một phần thị trường nội địa nhóm sáng lập hướng tới mở rộng, thâm nhập thị trường khu vực do tiềm năng thị trường lớn và lợi thế từ các hiệp định thương mại (CPTPP,...). Nhóm hướng đến ba thị trường đầu tiên là Nhật Bản và Singapore vì nhu cầu sản xuất và tiêu thụ các thiết bị sử dụng Pin Lithium cao.

Mục tiêu giai đoạn (đến hết năm 2025)

Mục tiêu thương hiệu: Giáo dục thị trường về thương hiệu sản xuất pin Lithium sử dụng điện cực than hoạt tính được sản xuất từ nguồn vật liệu Biomass, giải quyết vấn đề phụ phẩm nông nghiệp cũng như thay thế nguồn vật liệu khai thác có giới hạn là than chì với quy trình khai thác còn nhiều tác động tiêu cực tới môi trường tự nhiên.

Mục tiêu sản lượng bán ra: ≈ 1.700.000 cell pin/2 năm
Mục tiêu doanh thu: ≈ 5.440.000 USD/2 năm

c. Giai đoạn 3: Tiến tới thị trường quốc tế (3 năm)

Sau giai đoạn thâm nhập thị trường và tiến ra thị trường khu vực, nhóm sáng lập hướng tới phát triển thương hiệu và mở rộng quy trình sản xuất bằng việc đẩy mạnh tìm kiếm các đối tác phù hợp và mở rộng sang các thị trường quốc tế. Banatery hướng tới tăng cường năng lực hậu cần nhằm mở rộng khu vực thu mua nguyên vật liệu. Tại giai đoạn này, đội ngũ sẽ cân nhắc phát triển sản phẩm để hướng tới thâm nhập và mở rộng ứng dụng của sản phẩm sang các lĩnh vực khác như viễn thông, quản lý dữ liệu,... với các đặc tính cell pin khác nhau (Các dạng pin Cylindrical, Prismatic, Pouch,...)

Từ năm thứ hai của giai đoạn, ước tính sau 3 năm thâm nhập và phát triển thương hiệu, với tầm nhìn đạt được trên 80% mục tiêu các giai đoạn, nhóm sáng lập hướng tới mở rộng, thâm nhập các thị trường khó tính hơn như EU, Hoa Kỳ,... Cũng trong giai đoạn này, doanh nghiệp sẽ tính toán kết hợp với đối tác chiến lược là Tín chỉ Carbon Việt Nam để phát hành bán tín chỉ carbon cho thị trường Việt Nam từ năm 2028 sẽ bắt đầu áp dụng quy định hạn mức khí thải đối với các nhà máy sản xuất. Đây là một cơ hội rất to lớn đối với Banatery - một dự án sản xuất vốn đã có quy trình sản xuất thân thiện với môi trường, giảm phát thải khí nhà kính.

Dòng vốn sử dụng: vốn hoạt động của doanh nghiệp và vốn đầu tư

Theo tính toán từ đội ngũ Banatery thì dự án sẽ có thể xoay vòng vốn để hoạt động ngay từ cuối năm thứ hai của giai đoạn trước, tuy nhiên với mục tiêu mở rộng sản xuất và thâm nhập các thị trường lớn, nhóm sẽ kêu gọi thêm 120.000 USD nhắm phân bổ cho các hoạt động đầu tư nhà xưởng, máy móc trang thiết bị,...

Mục tiêu giai đoạn:

Mở rộng quy mô sản xuất, từ đó gia tăng thị phần, đáp ứng thị trường pin Lithium khu vực và hướng tới mở rộng thị trường mục tiêu, thâm nhập thị trường quốc tế
Đa dạng thành phẩm đầu ra, hướng tới sản xuất các sản phẩm pin Lithium có thể ứng dụng trong các lĩnh vực khác như pin dạng trụ tròn, dạng lăng trụ, dạng túi..
Củng cố và đẩy mạnh hình ảnh thương hiệu.
Mục tiêu sản lượng bán ra: ≈ 8.000.000 cell pin/3 năm
Mục tiêu doanh thu: ≈ 25.600.000 USD/3 năm

7. Nguồn nhân lực

Dự án có nhận sự hỗ trợ Mentor từ các thầy cô Đại học Bách khoa Hà Nội và Đại học Kinh tế Quốc dân

PGS. TS. Nguyễn Trọng Nghĩa - Viện Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách khoa Hà Nội
PGS. TS Lê Thị Thu Hằng - Viện Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TS. Lê Thị Thu Mai - Giảng viên Khoa Marketing Đại học Kinh tế Quốc dân

Ngoài ra, dự án còn nhận được sự hỗ trợ Mentor từ các anh/chị trong ngành .