CATL đã cho ra mắt thế hệ pin natri-ion đầu tiên. Pin natri-ion có thể nổi trội hơn so với pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate không? Liệu thị trường pin điện có chứng kiến “cuộc chiến Tam Quốc”?
Viết bởi phóng viên Zhao Tianyu Biên tập bởi Chen Yongjie
Biên tập viên phương tiện truyền thông mới/Nie Shufang
Phỏng vấn chuyên gia
Trương Cường (Giáo sư Kỹ thuật Hóa học, Đại học Thanh Hoa)
Yu Zhenhua (Chủ tịch Liên minh công nghệ ngành lưu trữ năng lượng Zhongguancun)
Yang Jun (Giáo sư, Trường Kỹ thuật Hóa học, Đại học Giao thông Thượng Hải)
"Sạc 80% trong 15 phút, pin không bị giảm chất lượng ở nhiệt độ âm 20 độ." Cách đây không lâu, CATL, nhà sản xuất pin điện hàng đầu, đã tổ chức một cuộc họp báo để ra mắt thế hệ pin natri-ion đầu tiên. Nhiều người trực tiếp thốt lên: CATL sẽ định hình lại xe điện!
▲ CATL ra mắt pin natri-ion (Nguồn ảnh: Visual China)
Liệu pin natri-ion có thể nổi bật hơn các đối thủ cạnh tranh như pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate, dẫn đầu xu hướng và trở thành thế hệ công nghệ pin tiếp theo hay không?
○ ○ ○
Tại sao khoa học viễn tưởng lại khó trở thành hiện thực đến vậy?
Điều đáng ngạc nhiên là khái niệm về pin natri lần đầu tiên được nhà văn khoa học viễn tưởng người Pháp Jules Verne đề xuất vào năm 1870 trong cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng nổi tiếng "Hai vạn dặm dưới đáy biển".
Trong tiểu thuyết, Nautilus lấy chất điện phân natri từ nước biển và tạo ra pin natri để tạo năng lượng đẩy tàu về phía trước, vì natri có nguồn gốc từ nước biển và là nguồn tài nguyên tại địa phương.
Súng điện giật, bộ đồ lặn và đường hầm dưới nước được dự đoán trong cuốn sách đều đã được hiện thực hóa từng cái một, nhưng tàu ngầm chạy bằng pin natri thì vẫn chưa có nhiều tiến triển. Phải đến những năm 1970, khi cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba ra đời, pin natri-ion mới thực sự được phát triển. Cùng thời điểm với pin natri, pin lithium mà mọi người rất quen thuộc hiện nay cũng ra đời.
Đến nay, hơn 40 năm đã trôi qua, pin lithium từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống, đặc biệt trở thành sản phẩm cốt lõi của các loại xe năng lượng mới; nhưng quá trình phát triển pin natri không mấy suôn sẻ. Trong một thời gian dài, chúng chỉ được sử dụng trong phạm vi nhỏ tại các nhà máy điện lưu trữ năng lượng và xe tốc độ thấp. Phải đến năm 2011, một công ty mới thử thương mại hóa sản phẩm.
Pin natri, đúng như tên gọi của nó, là loại pin sử dụng ion natri làm động lực. Pin năng lượng di chuyển điện tích bằng cách cho phép các ion natri "chạy qua lại" giữa các điện cực dương và âm của pin. Vì "chất lượng" kém nên chúng bị lãng quên ở góc phòng.
Tại sao pin natri-ion lại bị bỏ quên? Trên thực tế, điều này liên quan trực tiếp đến tính chất hóa học của nó. Trên thực tế, dù là pin natri hay pin lithium, nguyên lý hoạt động của chúng đều giống nhau: ở cực âm của pin, nguyên tố mất electron và biến thành các ion có hóa trị cao hơn, sau đó đi vào chất điện phân, đi qua màng ngăn và truyền đến cực dương: mặc dù các ion có thể đi qua chất điện phân và màng ngăn, nhưng các electron thì không và chỉ có thể chạy từ mạch ngoài đến cực dương và thực hiện công việc bên ngoài. Đây là cách pin xả.
Khối lượng nguyên tử của liti là 6,94, nhẹ nhất trong các kim loại; thế điện cực chuẩn của liti là -3,045V, thấp nhất trong các kim loại; Ngoài ra, điện dung riêng của liti cũng là cao nhất trong các kim loại, trong khi đương lượng điện hóa của nó lại nhỏ nhất.
Điều này có nghĩa là về mặt lý thuyết, pin lithium có thể đạt được mật độ năng lượng tối đa. Trong lĩnh vực pin, nếu không tính đến các yếu tố an toàn và chi phí thì mật độ năng lượng có tiếng nói tuyệt đối - pin lithium là lựa chọn hàng đầu trong mắt các nhà nghiên cứu.
Tuy nhiên, nếu bạn mở bảng tuần hoàn trong sách giáo khoa hóa học, nguyên tố kim loại gần nhất với liti là natri. Cả hai đều nằm ở cột đầu tiên của bảng tuần hoàn, có cùng số electron ở lớp ngoài cùng và có tính chất hóa học tương tự, do đó cả hai đều có thể hoạt động như chất mang điện tích để điều khiển quá trình sạc và xả pin.
Tuy nhiên, pin natri-ion cũng có những nhược điểm rõ ràng, nhược điểm đầu tiên là mật độ năng lượng không đủ. Khối lượng nguyên tử của liti là 7, và khối lượng nguyên tử của natri là 23. Khối lượng nguyên tử càng nhỏ thì mật độ năng lượng càng lớn.
▲Pin natri-ion từng bị lãng quên (Nguồn ảnh: Visual China)
Điều này dẫn đến việc trong khi mật độ năng lượng của pin lithium ba thành phần đã ở mức trên 200Wh/kg (watt-giờ trên kilôgam, một đơn vị năng lượng riêng), thì mật độ năng lượng của pin natri-ion chỉ là 100-150Wh/kg. Mặc dù mật độ năng lượng của pin natri-ion hiện do CATL sản xuất có thể đạt tới 160Wh/kg, nhưng khoảng cách với pin lithium-ion cũng rất rõ ràng, dẫn đến hiệu suất sử dụng pin thấp đáng kể.
Thứ hai, bán kính của ion natri lớn hơn 70% so với ion lithium, khiến chuyển động của chúng cực kỳ chậm và không thể đi qua vật liệu graphite của điện cực âm. Đây cũng là một trở ngại khiến pin ion natri không thể được thương mại hóa.
Kết quả là, vào những năm 1980 khi khoa học và công nghệ chưa phát triển, pin lithium-ion và pin natri-ion đã đi theo những con đường hoàn toàn khác nhau: loại trước được thương mại hóa nhanh chóng và trở thành mặt hàng không thể thiếu trên thị trường tiêu dùng, trong khi pin natri-ion hoàn toàn trì trệ.
Ngày nay, pin natri-ion do CATL phát hành đã cho phép nhiều người hơn được chứng kiến công nghệ "xấu số" này và cũng đã bổ sung thêm một "đối thủ cạnh tranh tiềm năng" mạnh mẽ vào sự phát triển của pin điện trong tương lai.
○ ○ ○
Mối quan hệ yêu-ghét giữa liti và natri
Nhưng thực tế mà nói, pin natri không hoàn toàn vô dụng. Chúng có hai ưu điểm mà pin lithium không thể sánh được.
Trước hết, xét về trữ lượng, nguồn tài nguyên lithium có hạn. Dữ liệu cho thấy hiện nay 70% nguồn tài nguyên lithium được phân phối ở Nam Mỹ, trong khi 80% nguồn tài nguyên lithium của đất nước tôi phải phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu. Khi nhu cầu tăng, giá lithium cũng tăng vọt, từ mức ban đầu là 38.000 nhân dân tệ/tấn lên 160.000 nhân dân tệ/tấn.
Trước đó, Chen Liquan, viện sĩ Viện Hàn lâm Kỹ thuật Trung Quốc đã từng tuyên bố rõ ràng rằng nếu toàn bộ ô tô trên thế giới đều sử dụng pin lithium-ion và toàn bộ điện năng trên thế giới đều được lưu trữ trong pin lithium-ion thì sẽ không có đủ lithium và phải tính đến việc sử dụng pin mới.
▲Danh sách công suất lắp đặt pin điện toàn cầu trong nửa đầu năm 2021 (Nguồn ảnh/Visual China)
Trữ lượng tài nguyên natri rất cao. Chỉ riêng ở Hồ muối Qarhan của Trung Quốc, trữ lượng natri clorua lên tới 42,62 tỷ tấn, gấp khoảng một trăm lần trữ lượng lithium toàn cầu. Có thể nói rằng tài nguyên natri là “năng lượng không tái tạo” rất “tuyệt vời”.
Thứ hai, xét về tính chất sử dụng, tuy mật độ năng lượng của ion natri không tốt nhưng tính chất hóa học của nó tương đối ổn định nên không nhạy cảm với nhiệt độ và không dễ hình thành các nhánh cây cứng như nhánh cây liti. Pin này cũng có những ưu điểm rõ ràng hơn so với các loại pin lithium-ion tương tự về khả năng chịu nhiệt độ thấp và độ an toàn.
Vì vậy, về mặt lý thuyết, chỉ cần các ion natri có thể di chuyển tự do trong pin thì vẫn còn hy vọng giải quyết được vấn đề mật độ năng lượng thấp của pin natri và pin natri sẽ có hy vọng "phản công" lại pin lithium. Trong bối cảnh cạnh tranh quốc tế ngày càng gay gắt, chuyển đổi năng lượng toàn cầu, giảm phát thải carbon và trung hòa carbon, việc phát triển dòng sản phẩm mới như pin natri mang lại nhiều lợi ích chính trị và kinh tế.
Đây có thể là ý định ban đầu của CATL nhằm "hồi sinh" pin natri.
Phóng viên được biết rằng điện cực dương của pin natri-ion hiện tại thường được làm từ hai loại vật liệu: trắng Phổ và oxit phân lớp. Mặc dù các ion natri có thể đi qua, dung lượng pin sẽ giảm nhanh chóng trong suốt chu kỳ, dẫn đến mật độ năng lượng của pin giảm đáng kể, không bền.
Như vậy, pin natri do CATL phát triển với một ý tưởng hoàn toàn mới đã ra đời - sự sắp xếp lại điện tích của cấu trúc khối vật liệu đã giải quyết được vấn đề suy giảm dung lượng nhanh chóng của pin trắng Phổ trong chu kỳ. Về vật liệu điện cực âm, chúng tôi đã phát triển vật liệu cacbon cứng có cấu trúc lỗ rỗng độc đáo, có đặc điểm là điện dung riêng cao, dễ xen kẽ và loại bỏ xen kẽ, có chu kỳ tuyệt vời, chất điện phân tương ứng được tối ưu hóa cho vật liệu điện cực dương và âm.
▲ Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin ion natri (Nguồn ảnh/Visual China)
Theo cách này, các ion natri có thể di chuyển tự do giữa các điện cực dương và âm mà không làm giảm quá mức năng lượng của chúng. Ngoài ra, dây chuyền sản xuất pin lithium-ion cũng có thể được sử dụng để sản xuất pin natri, giúp kiểm soát chi phí hiệu quả.
Theo số liệu do CATL công bố, pin natri-ion "mới ra đời" sau khi tối ưu hóa công nghệ đã đạt được mật độ năng lượng đơn cell là 160Wh/kg, gần đạt tiêu chuẩn của pin lithium sắt phosphate (150-210Wh/kg). Sau khi sạc trong 15 phút ở nhiệt độ phòng, pin có thể đạt tới 80% dung lượng; và trong môi trường có nhiệt độ dưới 0 độ C, tỷ lệ giữ lại chất thải vẫn ở mức trên 90%. Đồng thời, hiệu quả tích hợp hệ thống có thể đạt tới hơn 80%.
Các từ khóa "sạc nhanh", "chịu nhiệt độ thấp" và "hiệu suất tích hợp cao" đã trực tiếp giải quyết những điểm yếu hiện tại của pin lithium, đồng thời cho mọi người thấy được hy vọng giải quyết vấn đề về độ bền của xe năng lượng mới, cũng như những ý tưởng phát triển mới cho tương lai của pin điện.
▲Cuộc thi pin năng lượng (Ảnh của Chai Qingyan, nhấp vào ảnh để phóng to)
○ ○ ○
Mật độ năng lượng thấp vẫn chưa được giải quyết
Hãy quay lại thời điểm một năm rưỡi trước. Vào tháng 4 năm 2020, BYD đã ra mắt sản phẩm pin lưỡi dao của mình một cách rầm rộ, với hy vọng định hình lại pin lithium sắt phosphate về mặt "độ bền" và "an toàn" và thay đổi toàn bộ ngành công nghiệp pin điện.
Nhưng thực tế là pin lưỡi dao giúp cải thiện tuổi thọ pin nhưng không tránh khỏi tác động của nhiệt độ thấp. Một số người tiêu dùng thậm chí còn báo cáo rằng khả năng chịu nhiệt độ thấp của chúng không tốt bằng pin lithium ba thành phần. Nhiều người trong ngành cũng chỉ ra rằng pin lưỡi dao chỉ đạt được sự tối ưu hóa cực độ về mặt sử dụng thể tích và chưa thực sự cải tiến vật liệu.
Điều này khá giống với pin natri mà CATL vừa mới ra mắt một cách rầm rộ gần đây.
Theo ý kiến của Zhang Qiang, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Thanh Hoa, vấn đề lớn nhất của pin natri-ion là chúng vẫn chưa giải quyết được vấn đề mật độ năng lượng thấp.
Ông Zhang Qiang giải thích rằng trong lĩnh vực xe ô tô chở khách, mật độ năng lượng của pin lithium ba thành phần đã và đang hướng tới mục tiêu 300Wh/kg hoặc thậm chí cao hơn. Khi so sánh, mật độ năng lượng của pin natri chỉ bằng một nửa và khoảng cách với pin lithium vẫn còn khá rõ ràng. Mặc dù đã có những tiến bộ so với chính nó, mật độ năng lượng vẫn còn tương đối thấp trong môi trường chung. "Mặc dù mục tiêu về mật độ năng lượng cho thế hệ pin natri tiếp theo là 200Wh/kg, nhưng hiện tại vẫn khó có thể ước tính được thời gian cần thiết cho quá trình nghiên cứu và phát triển này."
Do đó, đối với pin natri-ion được ra mắt lần này, CATL đã cung cấp giải pháp pin AB, tức là đóng gói module natri-ion và module lithium-ion trong cùng một bộ pin theo tỷ lệ cụ thể, đạt được mục đích "một máy, hai công dụng", tạo ra pin lithium-natri mới, tạo ra nhiều kịch bản ứng dụng hơn.
▲Các kịch bản ứng dụng của pin ion natri (Nguồn ảnh/Visual China)
Tuy nhiên, giải pháp kỹ thuật hai mục đích này giống như lời tự biện hộ của công ty hơn: giải pháp này chưa từng được áp dụng cho bất kỳ mẫu xe năng lượng mới phổ biến nào trước đây và thậm chí phương pháp trộn pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate cũng chưa từng xuất hiện. Đối với những xe ô tô chở khách tầm trung đến cao cấp theo đuổi thời lượng pin cực dài và yêu cầu mật độ năng lượng cực cao, pin lithium sắt phosphate, pin lithium ba thành phần và thậm chí cả pin thể rắn trong tương lai có thể là lựa chọn chính.
Yu Zhenhua, chủ tịch Liên minh công nghệ ngành lưu trữ năng lượng Zhongguancun, cho biết: "Trước khi mật độ năng lượng của pin natri-ion có thể được cải thiện đáng kể, pin natri sẽ có ít cơ hội trong lĩnh vực xe ô tô chở khách và ứng dụng đầu tiên có thể là trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng".
Nhưng ngay cả trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng, vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết trên con đường công nghiệp hóa pin natri: mặc dù có nhiều natri trong nước biển và hồ muối, nhưng công nghệ khai thác liên quan của nước tôi vẫn chưa hoàn thiện và cần một khoảng thời gian nhất định để phát triển các ngành công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn; Mặc dù giá của natri thấp hơn giá của liti, nhưng mật độ năng lượng thấp hơn có nghĩa là cần nhiều vật liệu phụ trợ và chi phí sản xuất hơn. Theo tính toán thực nghiệm có liên quan, vật liệu phụ trợ và chi phí sản xuất pin natri-ion chiếm gần 75%.
"Nếu không thiết lập được chuỗi công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn kết nối, sẽ không dễ để kiểm soát chi phí pin natri." Yang Jun, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Hóa học của Đại học Giao thông Thượng Hải kiêm phó giám đốc Viện Năng lượng và Công nghệ, tin rằng dựa trên quy mô hiện tại, có thể phải mất thêm 2-3 năm nữa, thậm chí lâu hơn, để hình thành các sản phẩm pin natri thực sự hướng đến thị trường và công nghiệp hóa.
Mặc dù sẽ mất một thời gian để đạt được sản xuất pin natri-ion quy mô lớn, nhưng chắc chắn rằng việc đưa pin natri-ion vào lĩnh vực xe du lịch là một cách khám phá để pin điện mở rộng nguồn cung và giảm tác động của biến động giá nguyên liệu thô. Bất kể con đường công nghiệp hóa có thành công hay không, nó đã gióng lên hồi chuông cảnh báo về tình trạng giá đầu vào tăng cao của pin lithium, đồng thời cũng đưa ra thêm nhiều ý tưởng và phương pháp để chuyển đổi năng lượng và phát triển nhiều tuyến công nghệ.
○ ○ ○
Pin lithium sắt phosphate có một "sự thay đổi"
Khi pin natri đang có bước đột phá lớn vào lĩnh vực pin năng lượng, một hiện tượng khác cũng thu hút sự chú ý rộng rãi từ những người trong ngành - sự cân bằng thị phần của pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate đã âm thầm thay đổi, điều này rất đáng chú ý.
Pin lithium sắt phosphate và pin lithium ba thành phần là hai loại pin phổ biến nhất trên thị trường hiện nay. Một số người cho rằng chúng về cơ bản là pin lithium, nhưng có sự khác biệt về cấu trúc vật liệu: pin lithium sắt phosphate sử dụng lithium sắt phosphate làm điện cực dương; Pin lithium ba thành phần còn được gọi là pin lithium polymer ba thành phần, chủ yếu được làm bằng niken coban nhôm hoặc niken coban mangan làm điện cực dương.
Tuy nhiên, cũng có quan điểm cho rằng pin lithium sắt phosphate về cơ bản là pin sắt chứ không phải pin lithium thực sự. Do đó, có một khoảng cách lớn giữa hai loại này về mật độ năng lượng, độ an toàn, v.v.
Các liên kết PO trong tinh thể lithium sắt phosphate rất ổn định và khó phân hủy. Điểm bắt lửa ở mức trên 500°C. Ngay cả ở nhiệt độ cao hoặc khi quá tải, nó sẽ không bị sụp đổ và sinh ra nhiệt như lithium coban oxit hoặc tạo thành các chất oxy hóa mạnh. Do đó, pin lithium sắt phosphate có độ ổn định tốt hơn, nhưng chúng cũng có những nhược điểm rõ ràng, cụ thể là tỏa nhiệt chậm, tỏa nhiệt thấp và mật độ năng lượng thấp. Họ phải tăng tỷ lệ âm lượng để đổi lấy thời lượng pin dài hơn.
Theo quan niệm truyền thống, mặc dù pin lithium sắt phosphate có hiệu suất an toàn tốt hơn và nhiều lợi thế về chi phí hơn, nhưng xét về mật độ năng lượng và phạm vi lái xe, pin lithium ba thành phần lại vượt trội hơn. Do đó, trong một thời gian dài, mặc dù tình trạng tự bốc cháy thường xuyên xảy ra ở xe điện do pin lithium, nhưng pin lithium ba thành phần vẫn trở thành loại pin được thị trường ưa chuộng.
Dữ liệu cho thấy thị phần pin lithium sắt phosphate là 49,6% vào năm 2017, nhưng giảm xuống còn 37,8% vào năm 2018 và tiếp tục giảm xuống còn 32% vào năm 2019. Ngoại trừ xe thương mại, hầu hết các xe ô tô chở khách đã bắt đầu sử dụng sản phẩm pin lithium ba thành phần.
Đúng lúc mọi người nghĩ rằng pin lithium sắt phosphate sắp "thoát ra một cách thanh lịch" thì tình hình lại có bước ngoặt đáng kể: đầu tiên, thị phần pin lithium sắt phosphate ngừng giảm và phục hồi, từ Tesla Model 3, Model Y đến BYD Han, Xiaopeng P5, v.v., ngày càng nhiều hãng xe bắt đầu tung ra các mẫu xe được trang bị pin lithium sắt phosphate.
▲Sự khác biệt giữa pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate về mặt vật liệu sử dụng (Nguồn ảnh/Visual China)
Năm 2021, thị phần pin lithium sắt phosphate tiếp tục mở rộng. Từ tháng 1 đến tháng 5 năm nay, sản lượng pin lithium sắt phosphate trong nước đạt 29,9GWh, vượt qua sản lượng pin lithium ba thành phần lần đầu tiên sau gần ba năm. Sự thay đổi mang tính đột phá này đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong ngành.
Ông Vương Tĩnh Trung, Phó chủ tịch Hiệp hội Công nghiệp Pin Trung Quốc, phân tích rằng pin lithium sắt phosphate luôn hoạt động tốt hơn pin lithium ba thành phần về mặt an toàn và các khía cạnh khác. Với sự tiến bộ của công nghệ trong những năm gần đây, không chỉ mật độ năng lượng và phạm vi lái xe được cải thiện mà chi phí cũng giảm đáng kể, tạo nền tảng đáng tin cậy hơn cho quá trình "chuyển mình" của pin lithium sắt phosphate.
Do đó, với sự ra đời của pin natri, sự chú ý của mọi người đã chuyển sang một hướng mới - liệu loại pin điện này vốn chịu nhiều yếu tố kỹ thuật, có thể "lật ngược tình thế" như pin lithium sắt phosphate trong tương lai, biến "trận chiến rồng hổ đấu" trên lĩnh vực pin điện thành "Tam quốc"?
Pin Natri trong mắt các chuyên gia>>>
☟
Pin natri-ion có nhiều cơ hội trong tương lai
Gan Zizhao, viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và giáo sư Khoa Vật lý tại Đại học Bắc Kinh (Ảnh của Zhang Xinghai)
Đối với pin xe năng lượng mới, pin lithium hiện đang được sử dụng rộng rãi trong ngành, còn pin natri tương đối hiếm. Tuy nhiên, pin natri vẫn có một số ưu điểm nhất định so với pin lithium. Vật liệu điện cực âm của pin lithium là đồng, trong khi vật liệu điện cực âm của pin natri là nhôm. Giá nhôm rẻ hơn nhiều so với giá đồng nên sẽ có nhiều cơ hội cho pin natri trong tương lai.
Nếu chúng ta đi sâu hơn vào vấn đề pin, chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về vật lý vật chất ngưng tụ hiện đại. Trong pin, sự dẫn điện là các ion. Với sự phát triển của vật lý vật chất ngưng tụ, sự hiểu biết của chúng ta về sự dẫn ion sẽ trở nên rõ ràng hơn, cuối cùng sẽ mang lại tiến bộ trong ngành công nghiệp pin, đây chính xác là một tiến bộ lớn trong ngành công nghiệp xe năng lượng mới.
☟
Không có mối quan hệ thay thế giữa pin natri và pin lithium
Zhang Qiang, Giáo sư Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Thanh Hoa
Trong bối cảnh ủng hộ việc bảo tồn năng lượng, giảm phát thải và đạt đỉnh carbon, kết hợp với nhu cầu lưu trữ năng lượng của đất nước, cho dù đó là pin lithium sắt phosphate, lithium ba thành phần hay natri, sự tồn tại của chúng đều có ý nghĩa. Tuy nhiên, pin natri và pin lithium có các phân khúc thị trường khác nhau và mỗi loại có chức năng và không gian ứng dụng riêng. Hiện tại vẫn chưa có câu hỏi ai sẽ thay thế ai.
Cụ thể, pin lithium-ion có mật độ năng lượng cao nên ưu điểm của chúng nổi bật hơn trong các tình huống di động như ô tô chở khách; Pin natri-ion không có mật độ năng lượng cao như vậy và có thể phù hợp hơn cho việc lưu trữ năng lượng cố định, chẳng hạn như các trạm lưu trữ năng lượng. Bạn cũng cần chú ý đến từng loại model cụ thể, sự khác biệt trong cách sử dụng ở từng khu vực, v.v. Ví dụ, pin được sử dụng ở Cáp Nhĩ Tân chắc chắn khác với pin được sử dụng ở đảo Hải Nam.
Trong tương lai, cùng với sự chuyển đổi của ngành năng lượng, nhu cầu về pin điện sẽ chỉ tăng chứ không giảm và sẽ xảy ra tình trạng cung vượt cầu. Vì vậy, theo góc độ này, dù là pin natri hay pin lithium, thị trường chắc chắn sẽ tuân theo nguyên tắc "sử dụng loại nào có thể cải tiến tốt hơn, và sử dụng loại nào tốt hơn". Dù mèo đen hay mèo trắng, chỉ cần bắt được chuột thì đó đều là mèo tốt.
☟
Pin natri phải cải thiện "nội dung kỹ thuật" của chúng
Yu Zhenhua, Chủ tịch Liên minh công nghệ ngành lưu trữ năng lượng Zhongguancun
Pin natri hiện đang ở giai đoạn đầu phát triển. Về mặt học thuật, không có lộ trình kỹ thuật thống nhất nào cho pin natri-ion và các công ty liên quan đang trong tình trạng "bước qua sông bằng cách dò dẫm từng hòn đá"; Trong ngành, pin của CATL chưa được sản xuất hàng loạt và ngay cả hệ thống cung cấp vật liệu chính cũng không ổn định.
Pin natri vẫn còn phải đi một chặng đường dài trong tương lai. Trong lĩnh vực xe du lịch, do vấn đề mật độ năng lượng, pin natri sẽ không thể cạnh tranh với pin lithium trong ngắn hạn và phải cải thiện "hàm lượng kỹ thuật" của chúng.
Trong lĩnh vực pin lưu trữ năng lượng, pin lithium sắt phosphate hiện là con đường kỹ thuật chính cho pin lưu trữ năng lượng. Khoảng cách mật độ năng lượng giữa pin natri-ion và pin lithium sắt phosphate đã thu hẹp đáng kể, vì vậy khi công nghệ này phát triển hơn trong tương lai, thị trường có thể có một số lựa chọn khác biệt, đây cũng là cơ hội cho pin natri-ion.
☟
Pin natri chưa thể sản xuất hàng loạt và cần được thử nghiệm trên thị trường
Yang Jun, Giáo sư Khoa Kỹ thuật Hóa học và Phó Viện trưởng Viện Năng lượng và Công nghệ, Đại học Giao thông Thượng Hải
Mật độ năng lượng của pin natri hiện nay đã đạt tới hơn 160Wh/kg. Con số này khá cao và sự tiến triển rất rõ ràng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng điều này không có nghĩa là loại pin này có thể được sản xuất hàng loạt ngay bây giờ. Ngược lại, có thể phải mất thêm hai hoặc ba năm nữa thì sản phẩm này mới có thể thực sự được tung ra thị trường. Bất kể sau khi ra mắt có hướng đến lĩnh vực lưu trữ năng lượng hay lĩnh vực xe du lịch thì cũng cần phải được thị trường thử nghiệm để xem đây có phải là sản phẩm đáp ứng được nhu cầu hay không.
Đối với tỷ lệ pin lithium ba thành phần và pin lithium sắt phosphate, cần phải có phân tích cụ thể. Kịch bản sử dụng của chúng khác nhau. Có yếu tố chi phí và yếu tố an toàn. Ví dụ, pin cho máy bay không người lái phải có mật độ năng lượng rất cao và pin lithium sắt phosphate không phù hợp. Vì vậy, khía cạnh này thực sự khó có thể dự đoán.
▲Bìa báo Khoa học Công nghệ Bắc Kinh ngày 23 tháng 8 năm 2021
Sản xuất bởi: Science Central Kitchen
Sản xuất bởi: Tin tức Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh | Khách hàng Science Plus
Chào mừng bạn chia sẻ với vòng tròn bạn bè của bạn
