Muối ăn có thể làm xáo trộn trật tự trong ngành xe điện?

Natri là thành phần chủ yếu có trong muối, có thể được sử dụng làm thành phần chính trong pin xe điện, thay thế lithium, được sử dụng trong hầu hết các xe điện ngày nay. Quá trình này gần như giống nhau.

Các ion, là các nguyên tử tích điện, di chuyển qua chất điện phân lỏng, cho phép thiết bị lưu trữ hoặc giải phóng năng lượng. Tuy nhiên, việc sử dụng natri làm cho quá trình này nhanh hơn hầu hết các mẫu pin dựa trên lithium hoặc niken.

Bộ pin natri có thể đạt 80% công suất chỉ trong 15 phút, thời gian mà một bộ siêu nạp Tesla cần để sạc cho một chiếc ô tô cho chuyến đi 275 km. Pin natri cũng có khả năng chịu nhiệt tốt hơn ở nhiệt độ lạnh hơn.

Điều thú vị nhất là natri là chất thay thế rẻ hơn cho lithium. Đó là bởi vì nó dễ dàng được tìm thấy trong muối và tro soda, khiến nó trở thành nguyên tố có nhiều thứ sáu, mở ra nguyên tố mới trên trái đất. Cơ quan Khảo sát Địa Theo chất Mỹ, trong khi chỉ có hơn 100 triệu tấn tài nguyên lithium được biết đến trên thế giới thì có hàng chục tỷ tấn tro soda.

Năm 2022, giá của một bộ pin natri-ion thấp tới 90 USD cho mỗi kilowatt năng lượng được lưu trữ, trong khi các tế bào sử dụng lithium đắt hơn từ 30% đến 40%.

Mặt khác, pin làm từ natri chỉ chứa khoảng một nửa năng lượng trên mỗi kg so với pin lithium. Điều đó có nghĩa là cần có bộ nguồn lớn hơn để mang trọng lượng của Tesla Model Y hoặc BYD Seal trên quãng đường dài. Tuy nhiên, vượt quá một điểm nhất định, không thể lắp một cục pin quá khổ vào khung xe thông thường mà không làm ảnh hưởng đến sự cân bằng mong manh về khối lượng, tỷ lệ và tính khí động học. Do đó, trừ khi có đột phá lớn về công nghệ, ô tô sử dụng vật liệu này sẽ có phạm vi hoạt động ngắn hơn so với nhiều mẫu xe hiện có trên thị trường.

Những đặc tính đó đã khiến natri phần lớn đã bị lãng quên trong những ngày đầu của xe điện, bất chấp nhiều thập kỷ nghiên cứu về tiềm năng của nó. Nhưng các công ty trở nên ít lo ngại hơn về những thiếu sót của nó khi giá lithium và các kim loại pin quan trọng khác tăng vọt vào năm 2021.

Sự phục hồi này đóng vai trò là chất xúc tác cho làn sóng thương mại hóa đầu tiên. Người dẫn đầu ngành pin thế giới đã công bố kế hoạch về các gói natri-ion rẻ hơn cùng năm đó và bắt đầu giao các sản phẩm mới cho gã khổng lồ ô tô Chery của Trung Quốc vào tháng 4 năm 2023.

Người chơi phương Tây có thể sẽ thấy được những lợi thế ngoài khả năng chi trả. Việc Trung Quốc nắm giữ các kim loại pin quan trọng cho phép nước này thống trị toàn bộ chuỗi cung ứng ô tô điện. Quốc gia này có thể đảm bảo quyền tiếp cận khoảng 1/3, về sản xuất mỏ lithium của thế giới vào năm 2025, trong khi các công ty Trung Quốc đã chiếm 72% về công suất tinh chế kim loại toàn cầu vào năm 2022.

Thay thế lithium bằng natri được giới chuyên gia cho rằng có thể mang lại cơ hội tái cân bằng. Mỹ nắm giữ hơn 90% trữ lượng tro soda được biết đến trên thế giới, nguồn tiết kiệm chi phí nhất. Theo đó, Trung Quốc đã bắt đầu sử dụng các chất thay thế tổng hợp, nhưng việc chiết xuất natri từ các nguồn tự nhiên có thể giảm một nửa chi phí, thải ra ít carbon dioxide hơn 70% và tiêu thụ ít nước hơn gần 80%, mở ra một hướng mới cho nhà sản xuất.

Chuỗi cung ứng không phải là yếu tố duy nhất có thể khiến công nghệ này nghiêng trọng tâm ra khỏi Trung Quốc.

Pin gốc natri phù hợp với các giải pháp lưu trữ năng lượng, xe tay ga và xe bốn bánh nhỏ hơn, rẻ hơn. Nhu cầu về những sản phẩm như vậy đang tăng lên ở Ấn Độ và Đông Nam Á. Điều đó có thể có lợi cho các nhà vô địch địa phương như Reliance Industries) của Mumbai. Công ty này đã mua lại một công ty khởi nghiệp của Anh tập trung vào natri vào năm 2021.

Theo Wood Mackenzie, các nhà sản xuất pin đã công bố tổng công suất là 158 gigawatt giờ, về công suất sản xuất hàng năm tính đến tháng 8. Số đó chỉ nhiều hơn một chút so với các nhà máy Gigafactory ở Nevada của Elon Musk. Mặc dù vậy, lợi thế địa chính trị của ion natri vẫn quá hấp dẫn để có thể bỏ qua.

Nhà sản xuất ô tô Pháp-Ý Stellantis thông báo vào ngày 12 tháng 1 rằng họ đang đầu tư vào công ty khởi nghiệp Tiamat ở châu Âu, công ty sản xuất pin dựa trên natri, thường thấy trong muối và tro soda. Số tiền đầu tư chính xác, nằm trong khoản gây quỹ ban đầu 150 triệu euro, không được tiết lộ.

Nhà sản xuất ô tô điện BYD của Trung Quốc cũng đã bắt đầu xây dựng một nhà máy ở Giang Tô để sản xuất pin dựa trên các ion natri, nguyên tử tích điện. Reuters đưa tin vào ngày 5/1, nhà máy này có tổng vốn đầu tư 10 tỷ nhân dân tệ (1,4 tỷ USD), có công suất hàng năm theo kế hoạch là 30 gigawatt giờ.

Tập đoàn Ấn Độ Reliance Industries thì đã đồng ý mua công ty khởi nghiệp Faradion của Anh, chuyên về pin natri-ion, với giá 100 triệu bảng vào tháng 12 năm 2021.

Nhà sản xuất pin lớn nhất thế giới, CATL của Trung Quốc, lần đầu tiên ra mắt pin natri vào năm 2021 và kể từ đó bắt đầu cung cấp các sản phẩm natri-ion cho khách hàng.