Pin natri ion một lần nữa trở thành “cục cưng” của thị trường vốn.
Trong tháng qua, nhiều công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực pin natri ion đã nhận được một vòng tài trợ mới.
Vào tháng 12 năm 2024, nhà phát triển công nghệ pin natri, Công ty Ấn Công, đã công bố hoàn thành vòng tài trợ Pre-A gần 100 triệu nhân dân tệ, do IDG Capital dẫn đầu, cùng với các quỹ đầu tư địa phương và cổ đông cũ như Guangsu Guanghe tiếp tục đầu tư. Vòng tài trợ này cung cấp một hỗ trợ tài chính vững chắc cho việc đổi mới và mở rộng quy mô của Công ty Ấn Công trong giai đoạn mới.
Cùng tháng đó, Công ty Zhongna Energy đã công bố hoàn thành vòng tài trợ A1 gần 100 triệu nhân dân tệ từ các nhà đầu tư Zhonghe Investment và Huanghai Jin控 cùng hợp tác, vòng tài trợ A2 cũng đang ở giai đoạn cuối.
Vào tháng 1 năm 2025, Công ty Qingna Technology đã công bố nhận được hơn 100 triệu nhân dân tệ trong vòng tài trợ Pre-A gần đây, do Yunhe Fangyuan dẫn đầu, cùng với Kaiyi Capital tham gia đầu tư và đảm nhiệm một trong các tổ chức tư vấn tài chính chính trong vòng này. Vòng vốn này chủ yếu sẽ được sử dụng để xây dựng dây chuyền sản xuất pin natri ion dạng trụ lớn 2GWh tại Guangde, An Huy, cũng như cho nghiên cứu và phát triển.
Dữ liệu được công bố trong “Sách trắng phát triển ngành công nghiệp pin natri ion Trung Quốc (2022)”, do Viện nghiên cứu EVTank, Viện nghiên cứu kinh tế IVY phối hợp cùng Viện nghiên cứu ngành công nghiệp pin Trung Quốc thực hiện, ước tính rằng, nếu tính đến nhu cầu của các ứng dụng tiềm năng khác nhau của pin natri ion, về lý thuyết, trong trường hợp thâm nhập đạt 100%, quy mô thị trường pin natri ion vào năm 2026 có thể đạt 369,5GWh, với quy mô thị trường lý thuyết lên tới 1500 tỷ nhân dân tệ.
Đối mặt với thị trường tỷ đô trong tương lai này, nhiều chuyên gia trong ngành cũng rất lạc quan.
Giám đốc điều hành và chuyên gia phân tích trưởng của Ai Mei Consulting, Zhang Yi, cho biết, trong tương lai, pin natri ion có khả năng vượt qua vấn đề về ứng dụng và quy mô hóa, và có cơ hội cải thiện những điểm yếu của nó thông qua đổi mới công nghệ trong thời gian không lâu.
Nguồn hình ảnh: CATL Ningde Times
Đã từng gặp khó khăn
Trước khi được thị trường vốn ưa chuộng, pin natri ion đã trải qua quá trình từ khó khăn đến phát triển mạnh mẽ.
Pin natri ion là loại pin tái nạp (pin sạc), hoạt động chủ yếu dựa vào sự chuyển động của ion natri giữa cực dương và cực âm, tương tự như nguyên lý hoạt động của pin lithium ion. Nó chủ yếu được ứng dụng trong xe điện tốc độ thấp, xe nâng điện, lưu trữ năng lượng trạm 5G, lưu trữ gia đình và lưu trữ quy mô lớn.
Việc phát triển pin natri ion ở Trung Quốc có ba lợi thế lớn: thứ nhất, natri có nguồn dự trữ phong phú, không bị hạn chế bởi tài nguyên và khu vực, so với pin lithium ion có lợi thế tài nguyên rất lớn. Thứ hai, độ an toàn cao. Trong các bài kiểm tra, pin có thể không gây cháy nổ và giảm thiểu rủi ro an toàn trong quá trình vận chuyển. Thứ ba, hiệu suất ở nhiệt độ cao và thấp rất xuất sắc. Dữ liệu cho thấy, trong môi trường nhiệt độ thấp -20°C, pin natri ion vẫn duy trì tỷ lệ xả trên 90%.
Khái niệm về pin natri ion và pin lithium ion được đưa ra đồng thời vào những năm 70 của thế kỷ 20, nhưng số phận của hai loại pin này lại khác nhau nhiều.
Whittingham đã báo cáo lần đầu tiên về phản ứng nhúng điện hóa khả reversible của TiS2 lớp với lithium trong pin Li//TiS2 vào năm 1976. Ông phát hiện ra rằng natri và lithium đều có thể nhúng vào TiS2 và các vật liệu sulfide kim loại chuyển tiếp khác.
Tuy nhiên, do điện áp hở mạch thấp của cực dương TiS2 (khoảng 2,2V) và sự không ổn định do cực âm kim loại lithium, pin Li//TiS2 không thể phát triển thành một loại pin chức năng có triển vọng thương mại.
Hơn nữa, do bán kính ion natri lớn hơn ion lithium, nên dung lượng của pin natri ion với cùng một vật liệu chỉ bằng một phần mười so với pin lithium ion.
Do đó, các nhà khoa học đã lao vào nghiên cứu phát triển pin lithium ion, và nghiên cứu về pin natri ion tạm thời bị gác lại.
Nhờ vào nỗ lực của các nhà khoa học, công nghệ pin lithium ion đã phát triển vượt bậc trong suốt 50 năm qua. Năm 1990, Sony lần đầu tiên thương mại hóa pin lithium ion, trong khi pin natri ion thì vẫn chưa được chú ý.
Điều này đã dẫn đến sự sụt giảm mạnh trong số lượng nghiên cứu về pin natri ion trong khoảng thời gian từ 1990 đến 2000. Trong khi đó, thị phần của pin lithium ion liên tục tăng lên.
Đến năm 2010, pin natri ion cuối cùng đã gặp được chuyển biến tại bối cảnh cuộc cách mạng năng lượng tái tạo toàn cầu, do sự khan hiếm và phân bố không đồng đều của tài nguyên lithium, con người muốn bước vào con đường điện hóa dựa vào pin lithium ion khó có thể đạt được.
Và vì cả cực dương và cực âm của pin natri ion đều được làm từ nguyên liệu có sẵn phong phú trên trái đất, nên pin natri ion đã trở lại vị trí hàng đầu của ngành công nghiệp.
Từ năm 2010, phong trào nghiên cứu phát triển pin natri ion đã trỗi dậy trong ngành. Từ năm 2010 đến năm 2020, các nghiên cứu liên quan đến pin natri ion đã tăng vọt, số lượng bài báo học thuật và bằng sáng chế liên quan đến công nghệ pin natri ion cũng đã gia tăng đáng kể.
Nhiều công ty cũng bắt đầu tham gia nghiên cứu về pin natri ion, một kỷ nguyên mới với sự phát triển mạnh mẽ đã đến. Khi các công ty trong nước như Ningde Times, Zhongke Hai Na, Na Innovation Energy, Rongbai Technology, Xinhua và nhiều công ty nước ngoài như Natron Energy, Faradion cũng gia nhập vào lĩnh vực này, quá trình thương mại hóa quy mô lớn về pin natri ion đã được thúc đẩy không ngừng.
Tại sao lại bùng nổ một lần nữa?
Lĩnh vực pin natri ion không phải là mới nổi gần đây, mà đã sôi nổi từ nhiều năm trước.
Năm 2021, Ningde Times đã phát hành thế hệ đầu tiên của pin natri ion, cùng với việc chính thức trình làng gói pin kết hợp lithium-natri; theo kế hoạch của Ningde Times, hiện đã bắt đầu xây dựng chuỗi công nghiệp pin natri ion, dự kiến đến năm 2023 sẽ hình thành chuỗi công nghiệp cơ bản.
Vào tháng 4 năm 2022, công ty khởi nghiệp pin natri ion Zhongke Hai Na đã có sự thay đổi trong kinh doanh, với sự tham gia của các nhà đầu tư hàng đầu như Hubble Investment dưới sự chỉ định của Huawei, Hải Tùng Capital, và Tập đoàn Poly. Đồng thời, vốn đăng ký của công ty đã tăng lên khoảng 30,95 triệu nhân dân tệ.
Vào tháng 6 năm 2023, Công ty Yishite dự kiến cùng với nền tảng giữ cổ phần của nhân viên đầu tư thành lập công ty dự án pin natri ion; cùng tháng, Zhongbi New Energy đã công bố sản xuất hàng loạt pin natri ion dạng trụ lớn đầu tiên và đã ký kết thỏa thuận hợp tác chiến lược với Công ty Zhongke Hai Na cùng các công ty hạ nguồn trong lĩnh vực pin natri.
Hiện nay, thị trường vốn tại sao lại lần nữa nhiệt tình ủng hộ pin natri ion?
Người sáng lập và Tổng giám đốc của True Lithium Research, Moke, cho biết, giá lithium có khả năng sẽ không còn giảm nữa mà hồi phục vào năm 2025, pin natri có khả năng sẽ迎来 giai đoạn phát triển với cơ hội mới, vì vậy đối với các công ty, bây giờ là thời điểm thích hợp để chuẩn bị cho các công việc quy hoạch, và các nhà đầu tư cũng nghĩ như vậy.
Trong cả năm 2024, biên độ biến động giá lithium trong nước bắt đầu giảm dần. Đầu năm 2024, giá carbonat lithium bắt đầu giảm chậm từ 97.000 nhân dân tệ/tấn. Vào giữa và cuối tháng 3, giá carbonat lithium đã một thời gian tăng lên 113.000 nhân dân tệ/tấn, nhưng niềm vui không kéo dài, sau đó giá lại dần giảm về khoảng 72.500 nhân dân tệ/tấn. Vào ngày 24 tháng 12, giá carbonat lithium đạt tiêu chuẩn pin là 75.000 nhân dân tệ/tấn, tăng 250 nhân dân tệ/tấn so với tháng trước.
Mặt khác, nhu cầu thị trường đối với các nguyên liệu thô như carbonat lithium cũng đang gia tăng. Theo dữ liệu từ Hiệp hội Hợp tác Dầu mỏ, từ ngày 1 tháng 1 đến ngày 12 tháng 2025, doanh số thị trường bán lẻ xe hơi trong nước đã giảm cả theo tháng lẫn theo năm, nhưng doanh số bán lẻ xe năng lượng mới vẫn duy trì tăng trưởng 8% so với cùng kỳ năm trước, với tỷ lệ thâm nhập lên đến 38,6%, thị trường xe năng lượng mới vẫn có triển vọng tăng trưởng mạnh mẽ.
Hơn nữa, nguồn nguyên liệu phong phú của pin natri ion cũng sẽ hoàn thiện chu trình sản xuất của ngành công nghiệp.
Zhang Yi chỉ ra rằng một yếu tố quan trọng khác khiến pin natri ion được thị trường vốn ưa chuộng, chủ yếu là do lượng natri trên trái đất phong phú và nhiều dạng tồn tại, điều này có nghĩa là trong tương lai sẽ có một lợi thế lớn về nguyên liệu thô.
Dữ liệu từ Viện nghiên cứu Quốc Jin Securities chỉ ra rằng, tính đến năm 2020, gần 60% nguồn dự trữ lithium đã được xác định nằm ở Nam Mỹ và Đại dương, mặc dù nguồn dự trữ lithium của Trung Quốc đứng thứ 6 thế giới, nhưng khó có thể đáp ứng nhu cầu khổng lồ từ thị trường trong nước.
So với độ phong phú của lithium chỉ là 0,0065% trong vỏ trái đất, độ phong phú của natri cao tới 2,5%, không chỉ là nguyên tố thứ sáu phong phú nhất trong vỏ trái đất mà còn phân bố tương đối đồng đều trên toàn cầu, giá của nó cũng ít bị ảnh hưởng bởi nhu cầu thị trường.
“Từ góc độ quy mô hóa và phổ biến của công nghiệp pin, pin lithium về cơ bản phổ biến hơn, những lợi thế cũng rất rõ ràng, chủ yếu vì ngành công nghiệp quy mô lớn xuất hiện sớm hơn, chuỗi công nghiệp tương đối hoàn thiện. Ngược lại, chuỗi công nghiệp liên quan đến natri hiện chưa hoàn thiện, dẫn đến nguyên liệu thô rẻ hơn, nhưng việc chế biến và hoàn thiện lại tốn kém hơn. Thực sự, những công ty gọi vốn này sẽ có thể hoàn thiện hơn nữa chuỗi công nghiệp sau khi có được vốn.” Zhang Yi bổ sung.
Vẫn còn hai thách thức lớn
Hiện tại, pin natri ion có ba mô hình công nghệ, các lộ trình công nghệ chính được phân loại dựa trên các vật liệu cực dương khác nhau.
Mô hình đầu tiên sử dụng vật liệu cực dương dạng poly ion âm, có hiệu suất có thể đạt được sạc nhanh và tuổi thọ chu kỳ dài, nhưng chi phí tương đối cao.
Mô hình thứ hai là vật liệu cực dương của pin natri ion dạng màu xanh Prussiate, có mật độ năng lượng cao hơn nhưng khó tổng hợp, hiện có một số công ty đang định hình. Ningde Times sử dụng loại hệ thống này, trong khi Guohai Securities cho biết có nhiều không gian cải thiện trong quy trình chế biến vật liệu màu xanh Prussiate, trong tương lai vẫn có thể giảm chi phí.
Mô hình thứ ba là vật liệu oxit lớp, nhưng loại vật liệu cực dương này chứa nickel và cobalt, dẫn đến chi phí tương đối cao. Zhongke Hai Na đã phát hiện rằng đồng có hiệu suất tương tự với nickel và cobalt, và chi phí của đồng chỉ bằng một nửa so với nickel, chỉ bằng một phần tư so với cobalt, và cuối cùng phát triển ra vật liệu cực dương oxit natri ion dựa trên đồng.
“Mô hình nào trong số này có thể đi đến cuối cùng, hoặc liệu tất cả đều có thể, còn khó khẳng định ở thời điểm này.” Moke cho biết.
Theo Moke, thách thức chính hiện tại của pin natri ion nằm ở cực âm và kiểm soát tổng thể chi phí của pin, phải rẻ hơn nhiều so với pin lithium sắt phosphate thì mới có thể có thị trường.
Chi phí vật liệu cực âm của pin natri ion tương đối cao, nguyên nhân chính là do chi phí của vật liệu carbon cứng cao. Theo báo cáo từ các nhà phân tích của Guohai Securities, chi phí vật liệu carbon vô định hình trong nước khoảng 80.000 – 200.000 nhân dân tệ/tấn, rào cản gia nhập ngành cao. Hơn nữa, Công ty Penghui Energy trong một buổi thảo luận với các nhà đầu tư đã thông báo rằng chi phí pin natri ion không có ưu thế rõ rệt so với pin lithium ion, lý do chủ yếu là do chi phí vật liệu cực âm cứng khá cao.
Chi phí vật liệu cực âm cao khiến cho ưu thế tổng thể về chi phí của pin natri ion so với pin lithium ion không rõ ràng.
Chủ tịch Công ty Qingna, Wang Zixuan, đã đưa ra một bài toán: Khi giá carbonat lithium là 200.000 nhân dân tệ/tấn, chi phí biên của pin natri ion vượt trội khoảng 24%; Khi giá carbonat lithium là 100.000 nhân dân tệ/tấn, chi phí biên của pin natri ion vượt trội khoảng 12%; Nếu giá carbonat lithium trở lại mức 50.000 nhân dân tệ/tấn, chi phí biên của pin natri ion chỉ cao hơn khoảng 5%.
Moke cho rằng, nếu mật độ năng lượng của pin natri ion có thể cao hơn một chút, sẽ có lợi cho việc giảm chi phí pin.
Trong lĩnh vực mật độ năng lượng của pin, pin natri ion vẫn còn nhiều không gian để phát triển công nghệ. Hiện tại, mục tiêu của pin natri ion thế hệ thứ hai của Ningde Times là vượt qua 200Wh/kg, dự kiến sẽ ra mắt vào năm 2025 và sản xuất quy mô lớn vào năm 2027. Trong khi đó, Ningde Times đã chính thức phát hành pin lithium sắt phosphate thần hành PLUS với mật độ năng lượng đạt 205Wh/kg tại Triển lãm ô tô quốc tế Bắc Kinh 2024.
Zhang Yi cho biết, pin natri ion vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết, chẳng hạn như trong ứng dụng lưu trữ năng lượng, quá trình công nghiệp hóa, cũng như độ trưởng thành của nó, và thực sự cần đến sự nghiên cứu phát triển mạnh mẽ. Nhưng dựa vào nguồn tài nguyên phong phú, tức là lợi thế chi phí của nguyên liệu thô, theo thời gian, với việc tăng cường đầu tư nghiên cứu phát triển, tất cả có thể được giải quyết.
“Hơn nữa, pin natri ion có ưu thế trong việc đáp ứng nhiệt độ thấp và tính phổ dụng trong các ứng dụng khác nhau, từ một góc độ nào đó, cũng sẽ mang lại nhiều đổi mới cho thị trường.” Zhang Yi nói.
Chỉ là “món ăn khoái khẩu” cho thị trường tăng cường?
Mặc dù trong mắt nhiều người trong ngành, triển vọng thương mại của pin natri ion rất đáng kỳ vọng. Tuy nhiên, hiện nay, hầu hết các mẫu xe trang bị pin natri ion đều là xe điện thu nhỏ và xe tăng cường, xe hybrid.
Vào tháng 4 năm 2023, Chery Automobile thông báo rằng pin natri ion của Ningde Times sẽ lần đầu tiên được trang bị trên mẫu xe của Chery. Vào tháng 12 năm 2023, Zhongke Hai Na thông báo rằng công ty đã cho ra mắt mẫu xe điện hạt giống natri, được cho là mẫu xe pin natri ion đầu tiên sản xuất hàng loạt trên toàn cầu. Vào cùng tháng, Fu Neng Technology đã giới thiệu mẫu xe điện bằng pin natri ion A00 cấp đầu tiên hợp tác với Tập đoàn Jiangling New Energy.
Không khó để nhận ra, các mẫu xe trang bị pin natri ion chủ yếu là xe điện A00 (xe thu nhỏ) hoặc xe điện A0 (xe nhỏ).
Moke chỉ ra rằng, mật độ năng lượng của pin natri thấp, lợi thế lý thuyết chính là giá rẻ, nếu biến lý thuyết thành hiện thực, có khả năng đạt được ứng dụng và phục vụ thị trường xe điện thu nhỏ và giá cả thấp hơn.
Hiện tại, mật độ năng lượng của pin lithium ion có thể đạt 300Wh/kg, pin lithium sắt phosphate khoảng 180Wh/kg, nhưng mật độ năng lượng của pin natri ion nhìn chung trong khoảng từ 90-160Wh/kg, ngay cả đối với hãng pin lớn như Ningde Times, mật độ năng lượng của thế hệ đầu tiên pin natri ion chỉ đạt 160Wh/kg.
“Chắc chắn sẽ không có công ty nào nghiêm túc nghĩ về việc sử dụng pin natri cho thị trường xe điện cao cấp, chủ yếu do năng lượng không đủ, đây là một khuyết điểm bẩm sinh.” Moke nhận định.
Tuy nhiên, pin natri ion, dù chưa có chỗ đứng trong thị trường xe điện cao cấp, lại bất ngờ trở thành “món ăn khoái khẩu” cho thị trường tăng cường và xe hybrid, sự kết hợp giữa lithium và natri có thể trở thành hướng phát triển quan trọng trong tương lai của pin natri ion.
Vào tháng 10 năm 2024, Ningde Times chính thức phát hành pin tăng cường siêu cấp Xiaomi. Ningde Times cho biết, đây là pin tăng cường lần đầu tiên trên thế giới có thể hoạt động bằng điện với quãng đường hơn 400 km và có tính năng sạc nhanh 4C.
Đáng chú ý, lần này, trên pin tăng cường siêu cấp Xiaomi, Ningde Times đã áp dụng công nghệ pin natri ion. Để cải thiện hiệu suất ở nhiệt độ thấp của pin Xiaomi, Ningde Times đã thực hiện ba cải tiến công nghệ xoay quanh công nghệ pin natri ion.
Thứ nhất, dựa trên công nghệ tích hợp hệ thống pin AB độc quyền của Ningde Times, gói pin Xiaomi sẽ kết hợp pin natri ion và pin lithium ion theo một tỷ lệ và cách sắp xếp nhất định, giúp tăng cường quãng đường hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp lên 5%.
Thứ hai, Ningde Times sẽ sử dụng pin natri ion như thước đo SOC của hệ thống pin AB, hỗ trợ xác định dung lượng pin lithium ion, giúp nâng cao độ chính xác kiểm soát tổng thể hệ thống lên 30%, và quãng đường hoạt động thuần bổ sung thêm 10 km.
Thứ ba, để giải quyết vấn đề làm thế nào quản lý khu vực cho pin với các hệ thống vật liệu khác nhau trong cùng một gói pin trong điều kiện nhiệt độ thấp, Ningde Times đã phát triển công nghệ BMS tính toán điện năng chính xác ở nhiệt độ toàn miền, quản lý khu vực đặc thù cho các hệ hóa học khác nhau trong toàn bộ thời gian, hiệu quả giải quyết vấn đề dự đoán công suất bị sai lệch hoặc hiệu suất động lực giảm trong điều kiện môi trường khắc nghiệt ở nhiệt độ cao và thấp.
“Hiện tại, pin tăng cường siêu cấp Xiaomi đã được trang bị xe của các thương hiệu như Lixiang, Avita, Shenlan, Qiyuan và Nezha.” Giám đốc công nghệ của bộ phận xe dùng nội địa của Ningde Times, Gao Huan cho biết, dự kiến vào năm 2025, gần 30 mẫu xe tăng cường, bao gồm Geely, Chery, Guangqi và Lantou, sẽ được trang bị pin tăng cường siêu cấp Xiaomi của Ningde Times.
Zhang Yi phân tích, mặc dù hiệu suất lưu trữ năng lượng của pin natri ion có hạn, các mẫu xe hiện tại chủ yếu là một số xe điện thu nhỏ, cũng như một số xe tăng cường và hybrid, nhưng ở một mức độ nào đó cũng đang bổ sung cho những hạn chế, bao gồm hạn chế về năng lượng lưu trữ và tình trạng trưởng thành của chuỗi công nghiệp. Vì vậy, từ lý thuyết mà nói, pin natri ion trong tương lai có thể phù hợp với nhiều mẫu xe đa dạng hơn và nhiều bối cảnh ứng dụng rộng rãi hơn, tôi nghĩ rằng có cơ hội.