Pin Natri-ion có phải "cuộc cách mạng" trong hệ thống lưu trữ BESS?

BTB Electric

• Tin tức
• Th1 23, 2026
• 92 lượt xem

Nguồn nguyên liệu dồi dào hơn, chi phí sản xuất thấp hơn và an toàn hơn so với pin lithium-ion nhưng liệu công nghệ pin natri-ion có thể thay thế hoàn toàn pin Li-ion trong hệ thống lưu trữ năng lượng hay không, mời bạn tìm hiểu trong bài viết sau của chúng tôi. 

Tổng quan về pin Lithium-ion

Kể từ khi xuất hiện vào năm 1991, pin lithium-ion (viết tắt là Li-ion hoặc LIB) đã nhanh chóng thống trị lĩnh vực lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) nhờ ưu điểm mật độ năng lượng cao, thời gian sạc/xả nhanh, tuổi thọ dài và yêu cầu bảo trì tương đối thấp, trong đó, lithium-ion sắt phosphate (LiFePO4) và lithium-ion niken mangan coban oxit (NMC) là 2 loại được sử dụng phổ biến nhất. 

Tuy nhiên, khi nhu cầu về pin lithium-ion tiếp tục tăng, nguy cơ thiếu hụt nguồn cung lithium là rất lớn, dẫn đến giá cả hệ thống tăng cao và các tác động đến môi trường từ quá trình khai thác liti trong tự nhiên cũng tăng theo. Và mặc dù giá pin Li-ion đã giảm đến 90% kể từ năm 2010 đến nay nhưng chi phí đầu tư cho hệ thống lưu trữ pin lithium-ion vẫn là trở ngại lớn đối với các quốc gia đang phát triển. 

Ngoài ra, nguy cơ cháy nổ pin lithium còn là mối đe dọa lớn khiến nhiều nhà đầu tư dè chừng rót vốn. Bởi các phương pháp chữa cháy thông thường như phun nước chưa đủ để dập tắt hoàn toàn đám cháy cell pin mà đòi hỏi phải có hóa chất chuyên dụng hoặc can thiệp kéo dài. Thực tế, một đám cháy từ pin lithium-ion có thể kéo dài từ vài giờ đến vài ngày, thậm chí có khả năng tái cháy sau nhiều ngày, nhiều tuần nếu chưa được can thiệp đúng cách. 

Tìm hiểu về pin Natri-ion

Thực tế, pin natri-ion từng được các nhà công nghệ đưa vào thử nghiệm từ những năm 1970 - 1980, sớm hơn cả Li-ion nhưng sau đó bất ngờ bị “quên lãng”. Mãi đến năm 2010 khi pin lithium gặp nút thắt về nguồn cung, các nhà sản xuất mới bắt đầu tái nghiên cứu Na-ion như giải pháp thay thế dài hạn. 

Pin lithium-ion sử dụng các kim loại hiếm như Liti, Coban, Niken làm nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất nên có tác động tiêu cực đáng kể đến môi trường và tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là gây thiếu hụt và ô nhiễm nguồn nước. Hơn nữa, việc tái chế pin Li-ion cũng đòi hỏi chi phí và công nghệ cao, hiện chưa có hệ thống đồng bộ ở quy mô toàn cầu.  

Trong khi đó, natri - không giống như lithium, rất dồi dào và phân bổ đồng đều trên khắp Trái đất. Sự phong phú này giúp các nhà sản xuất pin BESS giải quyết được lỗ hổng nguồn cung hạn chế và chi phí đắt đỏ đang gặp phải ở pin Li-ion, mở ra cơ hội triển khai hàng loạt hệ thống lưu trữ bằng pin natri. 

An toàn cũng là một ưu điểm vượt trội của pin natri-ion. So với lithium, natri có tính ổn định hơn ở nhiệt độ cao và bản thân pin natri-ion cũng ít có nguy cơ xảy ra hiện tượng thoát nhiệt - nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng cháy nổ của hệ thống cell pin. Ngoài ra, pin natri-ion  có thể vận chuyển và bảo quản ở trạng thái xả kiệt (0V). 

Tính thân thiện với môi trường của pin natri không thể bị đánh giá thấp. Natri không chỉ dễ khai thác mà pin natri cũng dễ dàng tái chế hơn pin lithium. Khi thế giới đang nỗ lực hướng đến nền kinh tế không phát thải khí nhà kính, công nghệ natri-ion được đánh giá là phù hợp hơn với định nghĩa về giải pháp năng lượng xanh khi kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo. 

Tất nhiên, pin natri-ion vẫn tồn tại nhiều trở ngại. Thách thức lớn nhất của pin natri nằm ở mật độ năng lượng thấp. Ở thế hệ đầu tiên, pin natri đạt 100-160Wh/kg, ở thế hệ thứ 2 mật độ đã được cải thiện khoảng 25% nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với pin Lithium-ion (150-300Wh/kg). 

Một thách thức khác đến từ tuổi thọ chu kỳ thấp. Trung bình, pin natri-ion có tuổi thọ đạt 3.000 chu kỳ, chênh lệch khá nhiều so với tuổi thọ lên đến 10.000 chu kỳ của pin LFP. 

Đáng nói, dù có nguồn nguyên liệu thô dồi dào và chi phí xử lý natri tương đối thấp, tiềm năng về chi phí đầu tư của pin natri vẫn chưa thể cạnh tranh với cải tiến công nghệ và quy mô kinh tế của pin lithium-ion. CATL (nhà sản xuất pin lưu trữ năng lượng và EV lớn nhất thế giới) báo giá, pin natri-ion thế hệ đầu tiên có giá 77 USD/kWh và giảm xuống còn 44 USD/kWh cho thế hệ thứ 2, trong khi pin LFP có giá khoảng 47 USD/kWh. So sánh về tính hiệu quả và linh hoạt trong ứng dụng của 2 loại pin này, pin lithium-ion hiện vẫn là lựa chọn hàng đầu của các nhà đầu tư hệ thống pin lưu trữ. 

Pin Natri-ion liệu có thay thế được pin Lithium-ion?

Trước hết, để đánh giá khả năng thay thế của pin natri-ion, bạn cần có cái nhìn tổng quan về sự khác biệt giữa 2 loại pin này. 

Về cơ bản, pin Natri-ion có nguyên tắc hoạt động tương tự pin lithium-ion: các ion di chuyển giữa các điện cực để lưu trữ và giải phóng năng lượng khi có yêu cầu. Tuy nhiên, kích thước nguyên tử của natri lớn hơn lithium nên ở cùng 1 mức năng lượng, pin natri sẽ nặng và cồng kềnh hơn pin lithium, gây ra hạn chế cho một số ứng dụng có tính di động. Dẫu vậy, natri-ion vẫn được nhận định là cuộc cách mạng trong lưu trữ năng lượng tái tạo khi công nghệ sản xuất ngày càng hoàn thiện và đồng bộ. 

Thứ nhất, pin natri-ion đáp ứng được yêu cầu an toàn cho pin lưu trữ. Qua quá trình thử nghiệm, các chuyên gia khẳng định, pin natri ít gặp hiện tượng thoát nhiệt như pin lithium-ion. Điều này làm giảm đáng kể nguy cơ cháy nổ ở pin BESS, từ đó có thể giảm thiểu tác động tiêu cực của pin lưu trữ liên quan đến việc giải phóng khí độc khi cháy. 

Thứ hai, pin natri có lợi thế rất lớn về nguồn cung tự nhiên dồi dào. Việc chuyển hướng sang đầu tư pin natri giúp các nhà sản xuất giải quyết được mối lo về nguồn cung nguyên liệu lâu dài, từ đó tối ưu được chi phí đầu tư cho pin BESS. 

Thứ ba, pin natri-ion hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp, thậm chí duy trì được hiệu suất sạc/xả đến 85% ở nhiệt độ -20 độ C nên rất thích hợp để phát triển công nghệ ở những vùng khí hậu khắc nghiệt như Úc, Bắc Hoa Kỳ, MENA. 

Đặc biệt, pin natri có thể tận dụng nhiều cơ sở hạ tầng và công nghệ của pin lithium hoặc chuyển đổi cơ sở từ pin lithium sang pin natri một cách thuận lợi khi công nghệ sản xuất pin natri ngày càng cải tiến hơn. 

Do đó, pin natri đặc biệt hấp dẫn đối với các ứng dụng yêu cầu cao về tính an toàn và tối ưu chi phí nhưng mật độ năng lượng và chu kỳ tuổi thọ không phải ưu tiên hàng đầu. Hiện tại, phân khúc lưu trữ năng lượng dài kỳ phù hợp với các đặc điểm của pin natri-ion. Trong khi, pin lithium-ion vẫn thống trị các ứng dụng cần lưu trữ lượng năng lượng lớn trong không gian hạn chế. 

Các chuyên gia nhận định, công nghệ pin natri đang có bước phát triển tương tự pin lithium từng diễn ra cách đây 20 năm và hoạt động nghiên cứu về pin lithium được thúc đẩy trong những năm gần đây cũng đã mang lại lợi ích trực tiếp cho công nghệ pin natri. Khả năng cao, pin natri có thể trở thành giải pháp cạnh tranh của pin lithium, chậm nhất vào năm 2028. BloombergNEF cũng đánh giá thêm, đến năm 2030, pin natri có thể chiếm đến 23% thị trường lưu trữ năng lượng cố định, tương đương với > 50 GWh năng lượng. 

Tiềm năng này trên thực tế hoàn toàn có thể trở thành sự thật khi công nghệ pin natri giải quyết được 3 thách thức: 

• Tăng mật độ năng lượng để cải thiện khả năng lưu trữ, đồng thời giảm bớt độ cồng kềnh của pin vật lý. 
• Nghiên cứu công nghệ cell pin có chu kỳ sạc/xả cao hơn. 
• Kết hợp với pin lithium-ion tạo thành pin lai nhằm dự trữ năng lượng tốt hơn và cải thiện hiệu suất sạc nhanh hơn. 

Dẫu vậy, tương lai của pin natri thay vì thay thế hoàn toàn pin lithium-ion thì kịch bản hoàn hảo nhất là “sống chung” và chia sẻ ứng dụng. Thay vì cạnh tranh và loại trừ gay gắt, 2 loại pin này sẽ phù hợp với từng ứng dụng riêng mà ở đó điểm mạnh được phát huy triệt để nhất. 

Điển hình như tại Trung Quốc, bên cạnh nhà máy sản xuất pin lithium-ion lớn nhất thế giới CATL, vào năm 2024, hệ thống pin natri-ion lớn nhất thế giới (tại tỉnh Hồ Bắc) của HiNa cũng đã được kết nối lưới điện, cho khả năng lưu trữ đến 100 MWh điện sau một lần sạc, phục vụ được 12.000 hộ gia đình trong giờ cao điểm, đồng thời giảm được 13.000 tấn khí thải carbon mỗi năm. 

Câu hỏi thường gặp về pin Natri-ion

Câu hỏi 1: Pin natri-ion có an toàn hơn pin lithium-ion không?

Trả lời: Có. Pin natri-ion hoạt động ở dải nhiệt độ rộng, ít gặp phải hiện tượng thoát nhiệt nên độ an toàn cao hơn pin Li-ion. 

Câu hỏi 2: Pin natri có thể tái chế không?

Trả lời: Có. Pin Natri tái chế dễ dàng hơn so với lithium nhưng công nghệ vẫn đang ở giai đoạn hoàn thiện. 

Câu hỏi 3: Pin natri-ion có khả năng thay thế pin lithium-ion không?

Trả lời: Không. Dù sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội nhưng do công nghệ pin natri chưa hoàn thiện nên khả năng thay thế pin lithium-ion là rất khó. Hơn nữa, pin Li-ion có phân khúc ứng dụng riêng nên hiện tại, giải pháp khả thi nhất cho 2 công nghệ này là song song hoạt động và bổ trợ cho nhau.