Pin natri đang “lặng lẽ phát tài”.
Một trong những động lực cho sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô điện là sự đổi mới liên tục trong công nghệ pin.
Ngoài pin lithium, các công nghệ mới nổi như pin thể rắn, pin natri cũng đang tạo được dấu ấn của mình và có khả năng tái định hình cấu trúc ngành.
Dưới ánh đèn của sự thay đổi công nghệ, pin natri như một người làm việc chăm chỉ dưới đất, đã âm thầm thực hiện việc từ phòng thí nghiệm đến ứng dụng công nghiệp.
Công ty TNHH Khoa học Công nghệ Hải Natri Trung Quốc đã công bố vào ngày 28 tháng 3 rằng giải pháp xe thương mại sử dụng pin natri sẽ lần đầu tiên ra mắt toàn cầu, hành động này chắc chắn đã thúc đẩy việc ứng dụng pin natri tiến thêm một bước quan trọng. Trong khi đó, CATL và BYD, hai ông lớn trong ngành pin cũng lần lượt tiết lộ những tiến triển gần đây về pin natri.
Nguồn ảnh: CATL
“Bây giờ pin natri đã tiến đến giai đoạn công nghiệp hóa, ứng dụng quy mô lớn sắp được triển khai. Hiện tại là giai đoạn chuẩn bị cho một cuộc đột phá trong ngành pin natri, điểm bùng nổ của thị trường sắp đến.” Ông Lý Thụ Quân, Giám đốc Công ty TNHH Khoa học Công nghệ Hải Natri Bắc Kinh, nhấn mạnh trong một cuộc phỏng vấn.
Đằng sau sự tiến bộ vào thời đại TWh của ngành công nghiệp pin, ngành pin lithium vẫn chịu sự chi phối bởi vấn đề về nguyên liệu, giá lithium carbonat cũng như an toàn.
Đối mặt với “khó khăn” của pin lithium, liệu công nghệ pin natri có thể trở thành “thuốc giải”, dẫn dắt ngành đến một chương mới hay không? Câu trả lời đang dần hiện rõ.
Tín hiệu từ ngành công nghiệp phía sau sự thay đổi công nghệ
Theo dữ liệu do Liên minh Đổi mới Công nghiệp pin động lực ô tô Trung Quốc công bố, trong quý đầu năm ngoái, lượng pin natri lắp đặt đã đạt 0,7MWh, công ty cung cấp pin duy nhất là CATL. Đến tháng 7, lượng lắp đặt đã tăng lên 1,5MWh, ngoài CATL, các công ty cung cấp thêm là Funeng Technology và Hải Natri.
Không thể phủ nhận rằng, điều này đánh dấu việc pin natri của Trung Quốc đang tăng tốc vào giai đoạn ứng dụng thương mại. Đồng thời, thời gian qua, pin natri cũng đã có nhiều tiến triển mới. Trong đó, giải pháp xe thương mại dùng pin natri của Hải Natri là điểm nổi bật đáng chú ý.
Với sự xuất hiện của thời đại điện hóa toàn diện, xe điện dẫn đầu đã đi được hơn nửa chặng đường, trong khi thị trường năng lượng mới cũng đang đồng thời mở rộng hành trình điện hóa của xe thương mại. Theo ông Lý Thụ Quân, thị trường xe thương mại có triển vọng rộng mở và các tình huống sử dụng đa dạng, ngoài xe buýt đô thị, tỷ lệ điện hóa của các tình huống xe thương mại khác đều chưa đạt 10%, với sự phát triển nhanh chóng của ngành, yêu cầu từ người dùng cuối đối với hệ thống pin động lực ngày càng cao.
Trong bối cảnh như vậy, giải pháp pin natri cho xe thương mại của Hải Natri đã đạt được ba đặc điểm “lắp ít, sạc nhanh, sử dụng nhiều”, đây cũng là ứng dụng thực tế đầu tiên của pin natri trên xe tải điện hạng nặng tại toàn cầu.
Nguồn ảnh: Hải Natri
Theo thông tin, giải pháp này cung cấp bốn mô hình sản phẩm là Hải Tinh K150, K210, K280 và K350, đáp ứng nhu cầu khác nhau cho các tình huống khác nhau. Hai sản phẩm đầu tiên được thiết kế riêng cho các tình huống vận tải ngắn, hai sản phẩm còn lại đáp ứng chính xác các nhu cầu kỹ thuật trong lĩnh vực vận tải logistics.
Theo dữ liệu sản phẩm, cell pin trong giải pháp này có mật độ năng lượng vượt 165Wh/kg, có thể hoàn thành 100% sạc trong 20-25 phút, và tuổi thọ chu kỳ trong chế độ sạc nhanh vẫn có thể vượt quá 8000 lần, độ chính xác đo lường % pin còn lại có thể chính xác đến dưới 2%, toàn bộ gói sạc nhanh nhiệt độ tăng ≤10℃, cùng với hiệu suất ổn định trong dải nhiệt độ rộng từ -40℃ đến 45℃, hiệu quả giảm thiểu tổn thất năng lượng của pin, nâng cao đáng kể tỷ lệ sử dụng năng lượng, cung cấp hỗ trợ đáng tin cậy 24/7 cho xe thương mại.
Vậy tại sao các doanh nghiệp lại chọn lĩnh vực xe thương mại để ứng dụng pin natri?
Ông Viên Suốt, Phó thư ký Liên minh ngành Công nghiệp Internet vạn vật Trung Quốc cho biết, xe thương mại yêu cầu cao về chi phí pin, sự an toàn và độ ổn định, trong những khía cạnh này, pin natri có những lợi thế nổi bật. Thị trường xe thương mại là điểm đột phá cho pin natri, triển vọng thị trường và kỳ vọng sản xuất đều khá lạc quan.
Về sự đổi mới công nghệ trong ngành pin, ông Tăng Duyết Quần đã từng phát biểu rằng, “Ngành pin đầy thách thức, đặc biệt trong việc khám phá liên tục trong lĩnh vực điện và hóa học, chỉ có thông qua đổi mới không ngừng mới có thể dẫn đầu thị trường.”
CATL đã chính thức phát hành thế hệ đầu tiên của pin natri vào tháng 7 năm 2021 và luôn nỗ lực để phát huy tiềm năng của pin natri, giúp nó có thể đứng dưới ánh đèn sân khấu.
Cũng cần lưu ý rằng, CATL gần đây đã tiết lộ trong cuộc họp báo cáo doanh thu của mình rằng, nghiên cứu phát triển của thế hệ thứ hai pin natri đã đạt được những tiến triển lớn, các chỉ tiêu hiệu năng đã gần đạt gần với pin lithium iron phosphate (LFP) hiện tại, và lợi thế chi phí sẽ càng rõ ràng hơn khi được ứng dụng quy mô lớn.
Báo cáo hàng năm của BYD công bố vào ngày 24 tháng 3 cũng cho biết về dự án nghiên cứu phát triển pin natri: đã đạt được dung lượng cell pin 200Ah, hiệu suất chu kỳ vượt 10.000 lần, cùng với độ an toàn, công suất, hiệu suất ở nhiệt độ cao và thấp tốt hơn pin lithium. Hiện tại, đã hoàn thành việc triển khai hệ thống lưu trữ cấp MWh.
Là “cân bằng viên” trong sự phát triển của ngành lithium
Theo thống kê của Liên minh pin động lực, bao gồm toàn bộ pin lithium dùng cho xe và phần lớn pin lưu trữ, dự báo rằng vào năm 2024, Trung Quốc sẽ tiêu thụ tổng cộng 1096,8GWh pin lithium và 1039,5GWh. Điều này có nghĩa là, sau một thời gian phát triển và mở rộng, ngành pin lithium của Trung Quốc đã bước vào thời kỳ TWh.
Sau thành tựu “TWh” rực rỡ này, không thể không nhắc đến sự tự tin kiên định của các doanh nghiệp trong chuỗi sản xuất pin lithium đối với triển vọng thị trường, nỗ lực không ngừng trong đổi mới công nghệ, và có chiến lược hợp tác hợp lý. Tuy nhiên, ngành lithium hiện nay vẫn phải đối mặt với bối cảnh cạnh tranh rất gay gắt, giá cả và các thách thức trong vận hành đang tập trung vào.
Ví dụ, giá lithium carbonate biến động đã gây ra sự chao đảo trong chuỗi sản xuất. Do doanh số xe năng lượng mới gia tăng đột biến trong nước, đã xuất hiện tình trạng cung không đủ cầu từ năm 2021, và giá carbonate lithium đã lên cao. Khi nguồn cung dần được bão hòa, giá lithium carbonate đã giảm kể từ cuối năm 2022 và đang dần đi xuống.
Trước đây, có câu: “Lithium đi khắp thế giới”. Giờ đây, với nhu cầu cuối cùng giảm, giá lithium đã giảm liên tục. Điều này khiến các doanh nghiệp trong chuỗi sản xuất pin lithium cảm thấy như đang “ngồi tàu lượn”. Công ty Ganfeng Lithium, được mệnh danh là “Vua lithium”, đã báo cáo thua lỗ vào năm 2024, đây là lần thua lỗ đầu tiên kể từ khi niêm yết vào năm 2010.
Nguồn ảnh: CATL
So với pin lithium, pin natri được dự đoán sẽ rất đáng giá vì tính năng giá cả phải chăng và khả năng vượt qua nút thắt về tài nguyên. Pin natri không chứa lithium, cobalt và những nguyên tố cần thiết khác mà pin động lực trước đây yêu cầu. Hơn nữa, độ phong phú của natri trong vỏ trái đất vào khoảng 2,75%, gấp 400 lần so với lithium. BYD cũng đề cập trong báo cáo tài chính của mình rằng, trữ lượng natri trên toàn cầu phong phú, có thể giúp ích rất nhiều cho việc ứng phó với tình trạng thiếu hụt nguồn lithium.
Một số chuyên gia ngành cũng cho rằng, “Công nghệ pin natri đang đến vào đúng thời điểm. Giờ đây, giá lithium giống như một chuyến tàu lượn. Điều này thực sự mang lại sự nhẹ nhõm cho các nhà sản xuất ô tô.”
Giám đốc Phòng thí nghiệm Năng lượng Sạch Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, ông Hồ Dũng Thắng cũng đã phát biểu công khai rằng: “Một khi pin natri được sản xuất quy mô lớn, sẽ thực sự đóng vai trò như “cân bằng viên” cho sự phát triển của ngành pin lithium của chúng ta, giá pin lithium sẽ không còn biến động mạnh như trước nữa.”
Hơn nữa, vấn đề an toàn của pin lithium vẫn tồn tại. Trước đây, pin lithium được ưa chuộng bởi mật độ năng lượng cao. Nay, khi tỷ lệ thâm nhập của xe năng lượng mới ngày càng tăng, các vấn đề an toàn của pin lithium cũng bắt đầu lộ diện dần.
Ông Lý Thụ Quân nhận định rằng, tính năng sạc nhanh của pin natri cho phép sạc đầy mà vẫn giữ được tuổi thọ dài, so với pin lithium, bao gồm cả các pin thể rắn trong tương lai, đều có những ưu điểm rõ rệt. BYD cũng đã đề cập trong báo cáo tài chính rằng, pin lưu trữ natri mà họ sản xuất có độ an toàn, hiệu suất chu kỳ xuất sắc hơn và chi phí hợp lý, kiểm soát được, có thể nâng cao khả năng cạnh tranh cho sản phẩm của doanh nghiệp.
Đối với “khó khăn” của pin lithium, pin natri đã tạo ra sự bổ sung tốt. Vì vậy, ông Viên Suốt cho rằng, cần có thái độ khách quan và lý trí đối với sự phát triển của pin natri, trong tương lai pin natri và pin lithium sẽ ở trong mối quan hệ bổ sung và cùng nhau phát triển.
Có thể nói, pin natri với những lợi thế như nguồn tài nguyên phong phú, chi phí thấp, độ an toàn cao, đang tăng tốc gia nhập chuỗi ngành năng lượng mới, cung cấp những con đường kỹ thuật mới cho cuộc chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
Có khả năng gây áp lực cho phòng tuyến của pin phospho sắt
Nhìn lại lịch sử phát triển của pin natri trong ngành xe cộ, đây là hành trình mà các doanh nghiệp kiên định tiến bước, cải thiện hiệu suất sản phẩm.
Vào tháng 7 năm 2021, CATL đã phát hành thế hệ đầu tiên của pin natri, có thể ứng dụng trong nhiều tình huống điện khí hóa giao thông, đặc biệt phát huy thế mạnh trong các khu vực lạnh giá, đồng thời cũng có thể linh hoạt thích ứng với các nhu cầu ứng dụng lưu trữ trong mọi hoàn cảnh. Vào tháng 4 năm 2023, trong đêm thương hiệu iCAR của Chery, CATL đã công bố rằng pin natri sẽ lần đầu tiên áp dụng trên mẫu xe của Chery.
Cuối năm 2023, Funeng Technology đã hợp tác với Jiangling New Energy cho ra mắt mẫu xe điện thuần túy A00 đầu tiên trang bị pin natri – chiếc Jiangling Yizhi EV3 chính thức ra mắt.
Vào tháng 1 năm 2024, Jianghuai Yiwei đã chính thức giao hàng loạt mẫu xe “Hoa Tiên Tử” sử dụng pin natri tại An Huy. Mẫu xe này được trang bị cell trụ hình 32140 pin natri cung cấp bởi Hải Natri, với dung lượng đơn thể là 12Ah, mật độ năng lượng ≥130Wh/kg, được sử dụng công nghệ oxit kim loại cơ bản bằng đồng + carbon cứng.
Nguồn ảnh: Jianghuai Yiwei
Hiện tại, pin natri đang ở giai đoạn nào? Theo ông Lý Thụ Quân nhận định, “Hiện tại là giai đoạn chuẩn bị cho một cuộc đột phá trong ngành pin natri, điểm bùng nổ của thị trường sắp đến, sẽ thấy ai có thể làm tốt bước cuối cùng này.”
Theo thông tin, BYD cũng đang nỗ lực phát triển các hệ hóa học mới với tuổi thọ siêu dài, độ an toàn siêu cao và chi phí cực thấp, đã hoàn thiện quy trình sản xuất pin natri, đạt được kết quả trong việc phát triển hệ thống lưu trữ cấp MWh, thiết lập nền tảng vững chắc cho quy mô sản xuất pin natri.
CATL cũng không bỏ cuộc trong việc nghiên cứu phát triển pin natri. Khi thế hệ đầu tiên pin natri được phát hành vào năm 2021, hệ thống pin kết hợp lithium-natri sáng tạo của họ cũng lần đầu tiên xuất hiện tại buổi lễ ra mắt. Vào tháng 10 năm ngoái, CATL đã công bố pin siêu tăng tốc cho các mẫu xe hybrid/emission tăng cường, đây là biểu hiện tốt nhất của pin lithium-natri bổ sung.
Hệ thống pin AB lithium-natri do CATL sáng tạo cho phép tích hợp pin natri và pin lithium trong cùng một gói pin, và bố trí pin natri ở khu vực nhiệt độ thấp trong gói, từ đó phá vỡ được nút thắt về nhiệt độ thấp của hệ thống, tăng khả năng trữ lạnh lên 5%. Điều này vừa bù đắp cho nhược điểm của pin natri hiện tại về mật độ năng lượng, đồng thời phát huy ưu điểm của nó về hiệu suất tốt ở nhiệt độ thấp, hình thành giải pháp “1+1＞2”.
Hiện nay, pin siêu tăng tốc đã được áp dụng trên các mẫu xe lý tưởng, Avita, Shenlan, Changan Qiyuan, Nezha và sẽ có khoảng 30 mẫu xe từ nhiều thương hiệu khác nhau trang bị.
CATL còn cho biết, việc vượt qua rào cản công nghệ trong thế hệ thứ hai pin natri dự kiến sẽ mang lại những biến số cạnh tranh mới cho ngành năng lượng mới.
Trưởng phòng khoa học của CATL, ông Ngô Khải, trước đây đã phát biểu rằng, thế hệ thứ hai pin natri đã hoàn thành việc nghiên cứu phát triển và có khả năng hoạt động bình thường trong môi trường cực lạnh. Ông Ngô còn cho biết, thế hệ thứ hai pin natri dự kiến sẽ được đưa ra thị trường vào năm 2025, pin này có thể phóng điện bình thường trong môi trường lạnh dưới 40 độ, tính năng nổi bật này hứa hẹn sẽ mang lại khả năng ứng dụng quy mô lớn tại các khu vực cực lạnh.
Hiện tại, mật độ năng lượng của pin LEP dao động từ 120-180Wh/kg, kết hợp với mục tiêu nghiên cứu mật độ của thế hệ pin natri tiếp theo mà Tăng Duyết Quần đã đặt ra khi phát hành thế hệ thứ nhất vào năm 2021 – mục tiêu mật độ của pin natri tiếp theo là trên 200Wh/kg, có thể suy đoán rằng mật độ năng lượng của thế hệ thứ hai pin natri của CATL có khả năng ngang bằng thậm chí vượt qua pin LEP. Trong một cuộc phỏng vấn trước đây, ông Tăng Duyết Quần đã bày tỏ niềm tin vào sản phẩm thứ hai của pin natri, cho rằng nó sẽ dần thay thế một phần pin lithium iron phosphate trong các mẫu xe nhỏ.
Chuỗi cung ứng đang chuẩn bị cho quy mô hóa
Theo ông Lý Thụ Quân, pin natri với những lợi thế như sạc nhanh không hao tổn, không bị cản trở ở nhiệt độ thấp, không lo lắng về việc xả quá mức, tài nguyên vô tận, sẽ trong tương lai kết hợp với pin lithium để xây dựng một hệ sinh thái ngành năng lượng mới “động lực song song, bổ sung lẫn nhau”, cùng nâng đỡ giấc mơ công nghiệp của “Trung Quốc điện hóa, tương lai xanh”.
Theo thông tin, trong lĩnh vực sản xuất, pin natri có thể hoàn toàn tương thích với thiết bị sản xuất và quy trình sản xuất pin lithium, dây chuyền sản xuất có thể chuyển đổi nhanh chóng, hoàn thành việc bố trí công suất một cách nhanh chóng. Ngay từ khi phát hành thế hệ đầu tiên pin natri, CATL đã bắt đầu thiết lập bố trí công nghiệp tương ứng.
Từ năm 2022, Winbond đã hợp tác với Rongbai Technology, Viện Vật liệu Ningbo thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và các đơn vị khác, cùng hợp tác thực hiện dự án công nghiệp hóa nguyên liệu điện cực pin natri, thúc đẩy sự phát triển phối hợp của chuỗi công nghiệp. Vào ngày 22 tháng 3, Cục Sở hữu trí tuệ quốc gia đã công bố một bằng sáng chế về vật liệu điện cực âm cho pin natri của BTR, một lần nữa tối ưu hóa dung lượng và đặc tính động học của pin natri, ghi nhận thêm một bước tiến trong sự đột phá công nghệ pin natri.
Hiện nay, công suất trong chuỗi công nghiệp pin natri đang không ngừng mở rộng.
Nguồn ảnh: CATL
Tại Tứ Xuyên, công ty Yangguang Technology ở Quảng Đông sẽ đầu tư xây dựng dự án vật liệu điện cực và pin natri tại Khu phát triển kinh tế Yaan, hai bên đã ký kết “Hợp đồng đầu tư dự án vật liệu điện cực và pin natri” vào ngày 7 tháng 4.
Theo thông tin, dự án này do một công ty nhà nước của tập đoàn Yanzhou dẫn đầu, tổng đầu tư dự kiến khoảng 500 triệu nhân dân tệ, giai đoạn đầu xây dựng dây chuyền sản xuất vật liệu điện cực natri với công suất 1000 tấn/năm, giai đoạn hai xây dựng dây chuyền sản xuất vật liệu điện cực natri với công suất 5000 tấn/năm, giai đoạn ba xây dựng dây chuyền sản xuất pin natri với công suất 1GWh/năm. Dự án giai đoạn một dự kiến sẽ được đưa vào sản xuất trong năm nay.
Winbond đã phát hành pin natri siêu thấp vào năm 2023, có mật độ năng lượng cao, khả năng xả cao, thích ứng với nhiệt độ cực thấp và an toàn cao, đáp ứng nhu cầu ứng dụng của xe điện A00 và hạng A, thúc đẩy pin natri đi vào giai đoạn thực tiễn hóa.
Ngoài ra, các tình huống ứng dụng của pin natri cũng đang dần mở rộng.
BYD cũng nhìn thấy tiềm năng của pin natri trong thị trường xe hai bánh, theo thông tin trước đó, BYD đang triển khai mô hình thí điểm tích hợp điện thoại, tủ, điện thông minh cho xe tay ga sử dụng pin natri tại Thâm Quyến, nhằm hướng đến một giải pháp tổng hợp cho xe tay, tủ và điện một cách thông minh. Winbond cũng đang đẩy nhanh việc đưa pin natri vào sản xuất, dự kiến sẽ tiên phong trong thị trường lưu trữ và xe điện công suất thấp.
Cần lưu ý rằng, pin natri với những lợi thế riêng biệt của nó đã cung cấp thêm một lựa chọn cho thị trường lưu trữ năng lượng. Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ các loại lưu trữ mới, pin natri đang tỏa sáng rực rỡ trong lĩnh vực năng lượng lưu trữ.
Được biết, Hải Natri đã triển khai chiến lược kinh doanh “động lực pin và pin lưu trữ song song”, từ năm 2023, Hải Natri đã hợp tác với tập đoàn Jianghuai cho ra mắt những chiếc ô tô điện natri đầu tiên trên toàn cầu, vào năm 2024, đã xây dựng nhà máy lưu trữ pin natri 10MWh với lưới điện miền nam, và hoàn thành nhà máy lưu trữ pin natri 100MWh với tập đoàn Datang, và đưa vào vận hành thương mại với toàn bộ công suất.
Gần đây, Hải Natri cũng phát triển thành công nhà máy lưu trữ năng lượng lưới điện hỗn hợp lithium-natri lớn nhất quốc gia, đây là dự án lưu trữ pin natri 1P đầu tiên, sáng tạo mẫu hình thương mại cho việc tham gia quy mô hóa của pin natri vào lưới điện với mức độ tăng giảm cao, cung cấp giải pháp sáng tạo cho sự ổn định động học của lưới điện dưới sự tiếp nhận một tỷ lệ cao năng lượng mới.
Ông Lý Thụ Quân cũng cho biết, trong tương lai Hải Natri sẽ tiếp tục dựa vào những lợi thế độc đáo của pin natri để khai thác các tình huống ứng dụng mới cho pin natri.
Có thể thấy rằng, từ toàn bộ chuỗi công nghiệp, các doanh nghiệp với đột phá công nghệ và hiện thực hóa quy mô có thể dựa vào khả năng tự tích hợp sản xuất pin và chuỗi cung ứng hoàn thiện của mình để chuẩn bị cho quy mô hóa pin natri, nắm bắt cơ hội thị trường.
Kết luận: Khi pin lithium đang gặp khó khăn về nguồn lực và lo lắng về an toàn, công nghệ pin natri với những đặc điểm về tài nguyên, sức cạnh tranh về giá cả cùng tính an toàn, đang mở ra những con đường khác biệt. Từ việc CATL vượt qua ngưỡng năng lượng 200Wh/kg trong thế hệ pin natri thứ hai, đến Hải Natri thành lập nhà máy lưu trữ năng lượng lưới điện hỗn hợp lớn, tiến trình công nghiệp hóa pin natri đang hình thành một chu trình khép kín tốt “đột phá công nghệ – xác thực tình huống – mở rộng công suất”. Pin natri không có mục đích lật đổ triều đại pin lithium, mà là xây dựng một “hệ sinh thái động lực song song” với tư cách là một vật bổ sung: cái trước tập trung vào ngưỡng mật độ năng lượng, cái sau tập trung vào điểm cân bằng chi phí và an toàn. Bản chất của sự thay đổi công nghệ này chính là thực tiễn sống động của chiến lược đa dạng hóa hệ thống năng lượng.