ThanhDat
Intern Writer
Pin ion natri đang được nhắc đến ngày càng nhiều như một ứng viên tiềm năng có thể làm thay đổi thị trường xe điện. Sự quan tâm này xuất phát từ một thực tế đơn giản: giá pin quyết định phần lớn giá thành xe điện, và pin lithium hiện vẫn là bộ phận đắt đỏ nhất trên mỗi chiếc xe.
Hiện nay, pin lithium-ion chủ yếu gồm hai dòng chính là pin lithium ternary và pin lithium sắt photphat. Trong đó, BYD sử dụng rộng rãi loại lithium sắt photphat. Dù khác nhau về cấu tạo, cả hai đều phụ thuộc vào lithium – loại nguyên liệu đã liên tục tăng giá trong những năm gần đây do nhu cầu bùng nổ.
Mặc dù doanh số xe điện tăng mạnh trên toàn cầu, giá lithium không giảm theo quy luật kinh tế thông thường mà lại leo thang. Nguyên nhân nằm ở việc lithium là tài nguyên tương đối khan hiếm, tập trung tại một số khu vực như Nam Mỹ, Úc, Mỹ, Canada và châu Phi. Năm 2021, riêng Úc đã đóng góp tới 55% sản lượng lithium toàn cầu.
Trong khi đó, nhiều quốc gia sở hữu nguồn tài nguyên lớn nhưng chưa có năng lực khai thác và chế biến tương xứng. Tình trạng cung không đủ cầu đã tạo ra lợi thế cho các nước sản xuất. Thậm chí, Chile, Argentina và Bolivia từng thảo luận về khả năng hình thành một liên minh tương tự "OPEC lithium" nhằm tăng sức ảnh hưởng đối với thị trường.
Tháng 11/2022, Canada yêu cầu các doanh nghiệp Trung Quốc thoái vốn khỏi một số dự án lithium. Điều này khiến chiến lược đầu tư ra nước ngoài của nhiều công ty Trung Quốc gặp không ít khó khăn.
Ngày 28/7/2021, CATL công bố thế hệ pin ion natri đầu tiên. Sự kiện này tạo ra hiệu ứng tích cực trên thị trường chứng khoán, kéo theo đà tăng của nhiều doanh nghiệp liên quan. Một số tổ chức phân tích cho rằng chi phí pin natri có thể chỉ bằng khoảng một nửa pin lithium và thấp hơn khoảng 30% so với pin lithium sắt photphat.
Về nguyên lý hoạt động, pin ion natri gần như tương đồng với pin lithium-ion. Cả hai đều gồm điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân, màng ngăn và vỏ pin. Điểm khác biệt lớn nhất là ion natri được sử dụng thay cho ion lithium trong quá trình lưu trữ và giải phóng năng lượng.
Năm 2022, Trung Quốc liên tiếp đưa công nghệ pin ion natri vào các chương trình phát triển chiến lược và ban hành những tiêu chuẩn ngành đầu tiên. Về mặt lý thuyết, việc sử dụng các vật liệu rẻ hơn cùng lá nhôm thay thế lá đồng có thể giúp giảm từ 30% đến 40% chi phí nguyên liệu.
Không chỉ CATL, nhiều doanh nghiệp như Zhongke Haina, Jiangsu Major Energy, Xinwangda, Farasis Energy hay Shanghai Aowei Technology đều đã tham gia cuộc đua phát triển pin natri. Zhongke Haina cùng các đối tác còn xây dựng dây chuyền sản xuất quy mô lớn đầu tiên trên thế giới với tổng vốn đầu tư 588 triệu nhân dân tệ (khoảng 2,12 nghìn tỷ VNĐ).
Natri là nguyên tố phổ biến thứ bảy trên Trái đất và được cho là có trữ lượng lớn hơn lithium khoảng 420 lần. Không giống lithium, natri phân bố rộng rãi và có thể được khai thác từ nước biển, giúp giảm nguy cơ bị kiểm soát bởi một số ít quốc gia.
Ngoài lợi thế về nguồn cung, pin natri còn được đánh giá cao về độ an toàn. Điện trở trong cao hơn giúp giảm lượng nhiệt sinh ra khi xảy ra đoản mạch. Các thử nghiệm cho thấy loại pin này không xuất hiện hiện tượng cháy nổ trong nhiều tình huống kiểm tra khắc nghiệt.
Khả năng sạc nhanh cũng là điểm đáng chú ý khi pin có thể đạt 80% dung lượng chỉ sau khoảng 15 phút. Bên cạnh đó, pin vẫn duy trì hiệu suất tốt trong môi trường nhiệt độ thấp, với khả năng giữ trên 90% dung lượng ở mức -20°C.
Một ưu điểm khác là dây chuyền sản xuất pin lithium hiện nay có thể được điều chỉnh để sản xuất pin natri mà không cần thay đổi quá nhiều về thiết bị. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư cho các nhà sản xuất.
Ngay từ năm 2015, Viện sĩ Chu Haosheng đã nhận định rằng khi nguồn cung lithium chưa cạn kiệt, pin natri khó cạnh tranh về hiệu suất tổng thể. Lý do là pin lithium đã hình thành một hệ sinh thái công nghệ hoàn chỉnh sau nhiều năm phát triển và được ứng dụng rộng rãi từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay đến xe điện.
Một trong những hạn chế lớn nhất của pin natri hiện nay là mật độ năng lượng. Các nhà sản xuất đang thử nghiệm nhiều loại vật liệu catốt khác nhau như oxit lớp, oxit đa anion và xanh Phổ để cải thiện hiệu suất, nhưng đây vẫn là thách thức chưa được giải quyết triệt để.
Vì vậy, trong giai đoạn đầu, pin natri nhiều khả năng chỉ phù hợp với các mẫu xe điện cỡ nhỏ thuộc phân khúc A00 và A. Một số nguồn tin từng cho rằng BYD có thể áp dụng công nghệ này trên mẫu Seagull, nhưng khả năng thương mại hóa quy mô lớn vẫn cần thêm thời gian kiểm chứng.
Ngoài xe điện, pin natri còn được xem là lựa chọn thay thế tiềm năng cho pin axit chì trên xe đạp điện nhờ giá thành thấp hơn pin lithium nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sử dụng thực tế.
Ngày 6/4/2026, nhóm nghiên cứu do Hu Yongsheng thuộc Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã công bố trên Nature Energy công nghệ chất điện phân không bắt lửa PNE. Theo kết quả nghiên cứu, pin ion natri sử dụng công nghệ này vẫn hoạt động ổn định ở nhiệt độ 300°C và không phát sinh khói, lửa hoặc nổ trong thử nghiệm xuyên thủng bằng đinh.
PNE tương thích với các dây chuyền sản xuất pin hiện có, không đòi hỏi nguyên liệu khan hiếm hay thiết bị chuyên dụng mới. Điều này giúp đẩy nhanh quá trình thương mại hóa so với pin thể rắn, vốn vẫn đang đối mặt với nhiều rào cản về kỹ thuật và chi phí.
Nhiều dự báo cho rằng pin thể rắn khó có thể sản xuất hàng loạt trước khoảng năm 2030. Trong khi đó, pin ion natri đã bắt đầu xuất hiện trên thị trường từ năm 2026 ở nhiều phân khúc khác nhau.
Pin natri khó thay thế hoàn toàn pin lithium nhưng hoàn toàn có thể trở thành giải pháp bổ sung quan trọng. Với ưu thế về chi phí, độ an toàn và nguồn nguyên liệu dồi dào, công nghệ này được kỳ vọng sẽ mở rộng lựa chọn cho người dùng và góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành xe điện trong những năm tới.
Hiện nay, pin lithium-ion chủ yếu gồm hai dòng chính là pin lithium ternary và pin lithium sắt photphat. Trong đó, BYD sử dụng rộng rãi loại lithium sắt photphat. Dù khác nhau về cấu tạo, cả hai đều phụ thuộc vào lithium – loại nguyên liệu đã liên tục tăng giá trong những năm gần đây do nhu cầu bùng nổ.
Mặc dù doanh số xe điện tăng mạnh trên toàn cầu, giá lithium không giảm theo quy luật kinh tế thông thường mà lại leo thang. Nguyên nhân nằm ở việc lithium là tài nguyên tương đối khan hiếm, tập trung tại một số khu vực như Nam Mỹ, Úc, Mỹ, Canada và châu Phi. Năm 2021, riêng Úc đã đóng góp tới 55% sản lượng lithium toàn cầu.
Trong khi đó, nhiều quốc gia sở hữu nguồn tài nguyên lớn nhưng chưa có năng lực khai thác và chế biến tương xứng. Tình trạng cung không đủ cầu đã tạo ra lợi thế cho các nước sản xuất. Thậm chí, Chile, Argentina và Bolivia từng thảo luận về khả năng hình thành một liên minh tương tự "OPEC lithium" nhằm tăng sức ảnh hưởng đối với thị trường.
Tháng 11/2022, Canada yêu cầu các doanh nghiệp Trung Quốc thoái vốn khỏi một số dự án lithium. Điều này khiến chiến lược đầu tư ra nước ngoài của nhiều công ty Trung Quốc gặp không ít khó khăn.
Vì sao pin ion natri được kỳ vọng?
Trước áp lực từ giá lithium, các nhà sản xuất pin bắt đầu tìm kiếm phương án thay thế. Theo ông Zeng Yuqun, người đứng đầu CATL, nếu nguyên liệu lithium tiếp tục duy trì ở mức cao, pin natri sẽ là một lựa chọn hợp lý nhờ nguồn cung dồi dào hơn nhiều.
Ngày 28/7/2021, CATL công bố thế hệ pin ion natri đầu tiên. Sự kiện này tạo ra hiệu ứng tích cực trên thị trường chứng khoán, kéo theo đà tăng của nhiều doanh nghiệp liên quan. Một số tổ chức phân tích cho rằng chi phí pin natri có thể chỉ bằng khoảng một nửa pin lithium và thấp hơn khoảng 30% so với pin lithium sắt photphat.
Về nguyên lý hoạt động, pin ion natri gần như tương đồng với pin lithium-ion. Cả hai đều gồm điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân, màng ngăn và vỏ pin. Điểm khác biệt lớn nhất là ion natri được sử dụng thay cho ion lithium trong quá trình lưu trữ và giải phóng năng lượng.
Năm 2022, Trung Quốc liên tiếp đưa công nghệ pin ion natri vào các chương trình phát triển chiến lược và ban hành những tiêu chuẩn ngành đầu tiên. Về mặt lý thuyết, việc sử dụng các vật liệu rẻ hơn cùng lá nhôm thay thế lá đồng có thể giúp giảm từ 30% đến 40% chi phí nguyên liệu.
Không chỉ CATL, nhiều doanh nghiệp như Zhongke Haina, Jiangsu Major Energy, Xinwangda, Farasis Energy hay Shanghai Aowei Technology đều đã tham gia cuộc đua phát triển pin natri. Zhongke Haina cùng các đối tác còn xây dựng dây chuyền sản xuất quy mô lớn đầu tiên trên thế giới với tổng vốn đầu tư 588 triệu nhân dân tệ (khoảng 2,12 nghìn tỷ VNĐ).
Natri là nguyên tố phổ biến thứ bảy trên Trái đất và được cho là có trữ lượng lớn hơn lithium khoảng 420 lần. Không giống lithium, natri phân bố rộng rãi và có thể được khai thác từ nước biển, giúp giảm nguy cơ bị kiểm soát bởi một số ít quốc gia.
Ngoài lợi thế về nguồn cung, pin natri còn được đánh giá cao về độ an toàn. Điện trở trong cao hơn giúp giảm lượng nhiệt sinh ra khi xảy ra đoản mạch. Các thử nghiệm cho thấy loại pin này không xuất hiện hiện tượng cháy nổ trong nhiều tình huống kiểm tra khắc nghiệt.
Khả năng sạc nhanh cũng là điểm đáng chú ý khi pin có thể đạt 80% dung lượng chỉ sau khoảng 15 phút. Bên cạnh đó, pin vẫn duy trì hiệu suất tốt trong môi trường nhiệt độ thấp, với khả năng giữ trên 90% dung lượng ở mức -20°C.
Một ưu điểm khác là dây chuyền sản xuất pin lithium hiện nay có thể được điều chỉnh để sản xuất pin natri mà không cần thay đổi quá nhiều về thiết bị. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư cho các nhà sản xuất.
Pin natri có thể thay thế pin lithium hay không?
Dù sở hữu nhiều ưu điểm, pin natri vẫn chưa được xem là đối thủ có thể thay thế hoàn toàn pin lithium trong tương lai gần.
Ngay từ năm 2015, Viện sĩ Chu Haosheng đã nhận định rằng khi nguồn cung lithium chưa cạn kiệt, pin natri khó cạnh tranh về hiệu suất tổng thể. Lý do là pin lithium đã hình thành một hệ sinh thái công nghệ hoàn chỉnh sau nhiều năm phát triển và được ứng dụng rộng rãi từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay đến xe điện.
Một trong những hạn chế lớn nhất của pin natri hiện nay là mật độ năng lượng. Các nhà sản xuất đang thử nghiệm nhiều loại vật liệu catốt khác nhau như oxit lớp, oxit đa anion và xanh Phổ để cải thiện hiệu suất, nhưng đây vẫn là thách thức chưa được giải quyết triệt để.
Vì vậy, trong giai đoạn đầu, pin natri nhiều khả năng chỉ phù hợp với các mẫu xe điện cỡ nhỏ thuộc phân khúc A00 và A. Một số nguồn tin từng cho rằng BYD có thể áp dụng công nghệ này trên mẫu Seagull, nhưng khả năng thương mại hóa quy mô lớn vẫn cần thêm thời gian kiểm chứng.
Ngoài xe điện, pin natri còn được xem là lựa chọn thay thế tiềm năng cho pin axit chì trên xe đạp điện nhờ giá thành thấp hơn pin lithium nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu sử dụng thực tế.
Ngày 6/4/2026, nhóm nghiên cứu do Hu Yongsheng thuộc Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu đã công bố trên Nature Energy công nghệ chất điện phân không bắt lửa PNE. Theo kết quả nghiên cứu, pin ion natri sử dụng công nghệ này vẫn hoạt động ổn định ở nhiệt độ 300°C và không phát sinh khói, lửa hoặc nổ trong thử nghiệm xuyên thủng bằng đinh.
PNE tương thích với các dây chuyền sản xuất pin hiện có, không đòi hỏi nguyên liệu khan hiếm hay thiết bị chuyên dụng mới. Điều này giúp đẩy nhanh quá trình thương mại hóa so với pin thể rắn, vốn vẫn đang đối mặt với nhiều rào cản về kỹ thuật và chi phí.
Nhiều dự báo cho rằng pin thể rắn khó có thể sản xuất hàng loạt trước khoảng năm 2030. Trong khi đó, pin ion natri đã bắt đầu xuất hiện trên thị trường từ năm 2026 ở nhiều phân khúc khác nhau.
Pin natri khó thay thế hoàn toàn pin lithium nhưng hoàn toàn có thể trở thành giải pháp bổ sung quan trọng. Với ưu thế về chi phí, độ an toàn và nguồn nguyên liệu dồi dào, công nghệ này được kỳ vọng sẽ mở rộng lựa chọn cho người dùng và góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành xe điện trong những năm tới.
