Pin Sodium-ion liệu có thay thế được pin Lithium-ion trong lĩnh vực xe điện?

Theo tờ Bloomberg, vào giữa tháng 2 vừa qua tại tỉnh Giang Tô, Trung Quốc, liên doanh giữa nhà sản xuất ô tô điện JAC Motor và công ty Hina Battery Technologies, chi nhánh của Học viện Khoa học Trung Quốc đã có buổi chạy thử loại xe điện sử dụng loại pin mới nhất do liên doanh này sáng chế.

Cụ thể, loại pin mới mà liên doanh này đang thử nghiệm đó là pin Sodium-ion, còn gọi là pin natri – ion.

Thực tế, không phải JAC Motor hay Hina Battery Techonologies là những người đầu tiên tiên phong cho loại pin mới này. Năm 2021, Công ty TNHH Công nghệ Amperex Đương đại (CATL), gã khổng lồ sản xuất pin có trụ sở tại thành phố Ninh Đức, Phúc Kiến, Trung Quốc, hiện đang chiếm hơn 30% thị phần pin xe điện (EV) toàn thế giới đã tiết lộ về mẫu pin Sodium-ion của hãng.

Đây là một loại pin có thể sạc lại tương tự như pin lithium-ion nhưng sử dụng ion natri (Na+) làm chất mang điện. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo tế bào của nó gần giống với nguyên lý hoạt động của các loại pin lithium-ion được bán rộng rãi trên thị trường, nhưng các hợp chất natri được sử dụng thay vì các hợp chất lithium.

Ưu điểm lớn nhất của pin Sodium-ion đó là giá thành, bởi natri là nguyên tố phổ biến thứ 6 trên trái đất, chiếm tỷ lệ khoảng 2,3%, gấp 1.000 lần so với lithium. Tính về mặt nguyên liệu thô, lithium có giá khoảng 570 nghìn đô-la Mỹ/tấn, trong khi natri chỉ là 3 nghìn đô-la, rẻ hơn 190 lần. Nhờ chi phí nguyên liệu rẻ, pin Sodium cũng rẻ hơn 7 lần so với pin Lithium của Tesla tính vào thời điểm năm 2022. Cụ thể, pin Tesla 4680 có chi phí khoảng 101 đô-la cho mỗi kWh (Ki-lô-oát giờ) điện tạo ra, nhưng pin Sodium chỉ là 15,15 đô-la.

Một ưu điểm khác của pin Sodium, đó là tính ổn định. Pin Sodium khó bị bắt lửa hơn pin Lithium hiện nay, đó là một điểm cộng về tính an toàn. Ngoài ra, hiệu năng của loại pin này ở nhiệt độ thấp cũng tốt hơn so với pin Lithium, theo chia sẻ của tiến sĩ Huang, phó trưởng viện nghiên cứu của CATL: “Pin Sodium-ion vẫn đạt hiệu năng hơn 90% ở âm 20 độ C, và 70% ở âm 40 độ C. Tốc độ sạc của pin Sodium cũng rất nhanh khi có thể sạc từ 0 lên 80% chỉ trong 15 phút”.

Tuy nhiên, pin Sodium vẫn có điểm yếu. Giá thành rẻ nhưng pin Sodium chỉ có thể lưu trữ khoảng 2/3 năng lượng so với pin Lithium cùng kích thước, do đó pin sẽ hết nhanh hơn, phải thường xuyên sạc hơn. Hay nói cách khác, pin Sodium không thể bền bằng pin Lithium. Nhưng theo nhiều chuyên gia, những cải tiến liên tục về mật độ năng lượng và tốc độ cải thiện chu kỳ sử dụng đang làm cho loại pin Sodium trở nên bền hơn, tăng tính cạnh tranh.

Bên cạnh đó, một giải pháp khác đang được nghiên cứu đó là kết hợp cả 2 loại pin Sodium và Lithium với nhau. Theo CATL, họ đã phát triển hệ thống quản lý pin mới sẽ tích hợp pin lithium và natri trong cùng một bộ pin.

Tiến sĩ Huang cho biết: “Về mặt đổi mới hệ thống pin, chúng tôi đã thực hiện một bước đột phá khác trong tích hợp hệ thống pin và phát triển giải pháp hệ thống pin AB, đó là trộn và kết hợp pin natri-ion và pin lithium-ion theo một tỷ lệ nhất định và tích hợp chúng thành một hệ thống pin và điều khiển các hệ thống pin khác nhau thông qua thuật toán, từ đó có bù đắp cho sự thiếu hụt mật độ năng lượng hiện tại của pin natri-ion, đồng thời mở rộng lợi thế của nó về công suất và hiệu suất cao ở nhiệt độ thấp. Nhờ hệ thống cấu trúc sáng tạo này, các kịch bản ứng dụng cho hệ thống pin lithium-natri được mở rộng.”.

Chi phí các vật liệu như niken và coban đã tăng vọt trong 2 năm qua. Đó là lý do rất nhiều công ty xe điện đang mong muốn thay thế các vật liệu giá thấp hơn, dồi dào hơn. Hiện nhiều công ty trên thế giới cũng đã bắt tay vào nghiên cứu và chế tạo những mẫu pin mới của riêng mình. Cuộc chạy đua này đã tạo ra nhu cầu lớn về các giải pháp sạch, tiết kiệm năng lượng, giúp công nghệ pin phát triển nhanh chóng và ngành năng lượng xanh được kỳ vọng sẽ có sự phát triển mạnh mẽ và ổn định trong dài hạn.

Dù hiện tại chưa được sản xuất thương mai, nhưng với ưu điểm giá thành rẻ, từ đó kéo giảm giá thành sản xuất xe, pin Sodium-ion hoàn toàn có thể là một lựa chọn của người sử dụng xe điện ở Việt Nam trong tương lai.

Và vào cuối năm ngoái, VinFast và CATL đã ký kết Biên bản ghi nhớ về Hợp tác Chiến lược toàn cầu nhằm thúc đẩy hợp tác trong lĩnh vực phát triển xe điện, hứa hẹn mang đến cho các mẫu xe điện của VinFast công nghệ pin tốt nhất, cung cấp ra những thị trường những mẫu xe điện hiệu quả hơn trong tương lai.