Pin natri-ion một lần nữa trở thành tâm điểm của thị trường vốn.
Trong tháng qua, một số công ty khởi nghiệp về pin natri-ion đã nhận được các vòng gọi vốn mới.
Vào tháng 12 năm 2024, nhà phát triển công nghệ pin natri-ion Yingo Technology thông báo hoàn thành vòng gọi vốn Pre-A gần 100 triệu nhân dân tệ, do IDG Capital dẫn đầu, với sự đồng đầu tư từ Xianghe Capital và vốn nhà nước địa phương, cùng với sự tài trợ bổ sung từ cổ đông hiện tại Lightspeed China Partners. Khoản tài trợ này cung cấp sự hỗ trợ tài chính vững chắc cho Yingo Technology trong việc tiếp tục đổi mới và mở rộng năng lực trong chu kỳ mới.
Cùng tháng, Zhongna Energy thông báo hoàn thành vòng gọi vốn A1 gần 100 triệu nhân dân tệ, được đầu tư chung bởi Zhonghe Investment và Huanghai Financial Holdings, với vòng A2 đang gần hoàn tất.
Vào tháng 1 năm 2025, Qingna Technology thông báo đã nhận được hơn 100 triệu nhân dân tệ trong vòng gọi vốn Pre-A, do Yunhe Fangyuan dẫn đầu, với Kaiyi Capital tham gia với tư cách là một trong những cố vấn tài chính chính. Các khoản tiền này sẽ chủ yếu được sử dụng để xây dựng dây chuyền sản xuất hàng loạt pin natri-ion hình trụ lớn 2GWh tại Guangde, An Huy, cũng như đầu tư vào R&D và hoạt động.
Theo ước tính từ "Sách trắng về Phát triển Ngành Công nghiệp Pin Natri-Ion tại Trung Quốc (2022)" do EVTank, Viện Nghiên cứu Kinh tế Yiwei và Viện Nghiên cứu Ngành Công nghiệp Pin Trung Quốc đồng phát hành, xét đến nhu cầu pin trong các kịch bản ứng dụng tiềm năng khác nhau, không gian thị trường lý thuyết cho pin natri-ion có thể đạt 369,5GWh vào năm 2026, với quy mô thị trường lý thuyết khoảng 150 tỷ nhân dân tệ.
Đối mặt với thị trường trị giá hàng nghìn tỷ nhân dân tệ trong tương lai, các chuyên gia ngành công nghiệp tỏ ra lạc quan.
Zhang Yi, CEO và Nhà phân tích trưởng của iiMedia Research, nói với Gasgoo Auto rằng trong tương lai, pin natri-ion có thể vượt qua các thách thức liên quan đến kịch bản ứng dụng và khả năng mở rộng, với cơ hội khắc phục những hạn chế thông qua đổi mới công nghệ trong thời gian tương đối ngắn.
Từng Đối Mặt Với Thất Bại
Trước khi thu hút sự chú ý của vốn, pin natri-ion đã trải qua một hành trình từ thất bại đến phát triển thịnh vượng.
Pin natri-ion là một loại pin sạc hoạt động bằng cách di chuyển các ion natri giữa cực dương và cực âm, tương tự nguyên lý hoạt động của pin lithium-ion. Chúng chủ yếu được sử dụng trong xe điện tốc độ thấp, xe nâng điện, hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS) trạm gốc 5G, ESS gia đình và ESS quy mô lớn.
Trung Quốc có ba lợi thế lớn trong việc phát triển pin natri-ion: thứ nhất, trữ lượng natri dồi dào không bị hạn chế bởi tài nguyên hoặc địa lý, mang lại lợi thế tài nguyên đáng kể so với pin lithium-ion. Thứ hai, độ an toàn cao. Trong quá trình thử nghiệm, chúng không bốc cháy hoặc phát nổ, và trong quá trình vận chuyển, chúng giảm thiểu rủi ro an toàn. Thứ ba, hiệu suất tuyệt vời ở nhiệt độ cao và thấp. Dữ liệu cho thấy pin natri-ion duy trì hơn 90% khả năng xả ở nhiệt độ thấp tới -20°C.
Các khái niệm về pin natri-ion và pin lithium-ion đều được đề xuất vào những năm 1970, nhưng quỹ đạo phát triển của chúng rất khác nhau.
Năm 1976, Whittingham lần đầu tiên báo cáo phản ứng xen kẽ điện hóa có thể đảo ngược của TiS2 lớp với lithium trong pin Li//TiS2. Ông phát hiện rằng cả natri và lithium đều có thể xen kẽ vào TiS2 và các disulfide kim loại chuyển tiếp khác.
Tuy nhiên, do điện áp mạch hở thấp của cực dương TiS2 (khoảng 2,2V) và sự không ổn định do cực âm lithium kim loại gây ra, pin Li//TiS2 không thể phát triển thành pin chức năng khả thi về mặt thương mại.
Ngoài ra, bán kính lớn hơn của ion natri so với ion lithium dẫn đến pin natri-ion chỉ có một phần mười dung lượng của pin lithium-ion khi sử dụng cùng vật liệu.
Do đó, các nhà khoa học đã chuyển trọng tâm sang nghiên cứu và phát triển pin lithium-ion, tạm thời gác lại nghiên cứu về pin natri-ion.
Nhờ nỗ lực của các nhà khoa học, công nghệ pin lithium-ion đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong 50 năm qua. Năm 1990, Sony trở thành công ty đầu tiên thương mại hóa pin lithium-ion, trong khi pin natri-ion vẫn bị bỏ quên.
Điều này dẫn đến sự suy giảm mạnh trong nghiên cứu về pin natri-ion từ năm 1990 đến năm 2000. Trong cùng thời kỳ, thị phần của pin lithium-ion tiếp tục tăng.
Năm 2010, pin natri-ion cuối cùng đã chứng kiến một bước ngoặt. Trong bối cảnh cách mạng năng lượng tái tạo toàn cầu, sự khan hiếm và phân bố không đồng đều của tài nguyên lithium đã làm rõ rằng chỉ dựa vào pin lithium-ion sẽ không đủ cho quá trình chuyển đổi sang năng lượng điện hóa.
Vì các vật liệu cực dương và cực âm cho pin natri-ion rất dồi dào trên Trái Đất, pin natri-ion đã trở lại vị trí hàng đầu trong ngành công nghiệp.
Bắt đầu từ năm 2010, ngành công nghiệp đã chứng kiến sự bùng nổ nghiên cứu và phát triển pin natri-ion. Từ năm 2010 đến năm 2020, nghiên cứu liên quan đến pin natri-ion đã tăng trưởng bùng nổ, với sự gia tăng đáng kể về bài báo học thuật và bằng sáng chế.
Một số lượng lớn các công ty cũng bắt đầu đầu tư vào nghiên cứu pin natri-ion, mở ra một kỷ nguyên phát triển thịnh vượng mới. Với sự tham gia của các công ty trong nước như CATL, HiNa Battery, Na Innovation Energy, Ronbay Technology và Sunwoda, cũng như các công ty quốc tế như Natron Energy và Faradion, việc thương mại hóa quy mô lớn pin natri-ion đã được đẩy nhanh.
Tại Sao Lại Phổ Biến Trở Lại?
Lĩnh vực pin natri-ion không phải là mới; nó đã thu hút sự chú ý từ nhiều năm trước.
Năm 2021, CATL ra mắt thế hệ pin natri-ion đầu tiên, cùng với gói pin lai lithium-natri. Theo kế hoạch của CATL, việc công nghiệp hóa pin natri-ion đã bắt đầu, với một chuỗi ngành cơ bản dự kiến hình thành vào năm 2023.
Tháng 4 năm 2022, công ty khởi nghiệp pin natri-ion HiNa Battery đã trải qua những thay đổi kinh doanh, thêm các tổ chức hàng đầu như Hubble Investment của Huawei, Haisong Capital và Poly Capital làm cổ đông. Vốn đăng ký của công ty cũng tăng lên khoảng 30,95 triệu nhân dân tệ.
Tháng 6 năm 2023, East Group thông báo kế hoạch đầu tư chung với nền tảng sở hữu cổ phần nhân viên để thành lập công ty dự án pin natri-ion. Cùng tháng đó, Zhongbei New Energy thông báo sản xuất hàng loạt pin natri-ion hình trụ lớn đạt tiêu chuẩn ô tô đầu tiên và ký các thỏa thuận hợp tác chiến lược với HiNa Battery và các công ty khác trong chuỗi ngành pin natri-ion.
Tại sao thị trường vốn một lần nữa ưa chuộng pin natri-ion?
Trong suốt năm 2024, giá lithium trong nước bắt đầu ổn định. Đầu năm 2024, giá lithium carbonate bắt đầu giảm chậm từ 97,000 nhân dân tệ/tấn. Đến giữa cuối tháng 3, giá tạm thời tăng lên 113,000 nhân dân tệ/tấn nhưng sau đó dần giảm xuống khoảng 72,500 nhân dân tệ/tấn. Vào ngày 24 tháng 12, giá lithium carbonate cấp pin được báo giá ở mức 75,000 nhân dân tệ/tấn, tăng 250 nhân dân tệ/tấn so với tháng trước.
Mặt khác, nhu cầu về nguyên liệu thô như lithium carbonate trong thị trường ô tô tiếp tục tăng. Theo dữ liệu từ Hiệp hội Xe du lịch Trung Quốc, từ ngày 1 đến ngày 12 tháng 1 năm 2025, doanh số bán lẻ trên thị trường xe du lịch trong nước giảm cả so với tháng trước và cùng kỳ năm trước, nhưng doanh số bán lẻ xe năng lượng mới vẫn đạt mức tăng trưởng 8% so với cùng kỳ năm trước, với tỷ lệ thâm nhập đạt 38,6%. Động lực tăng trưởng của thị trường xe năng lượng mới vẫn mạnh mẽ.
Ngoài ra, trữ lượng nguyên liệu thô dồi dào cho pin natri-ion sẽ tăng cường hơn nữa chuỗi ngành khép kín.
Zhang Yi chỉ ra rằng một lý do lớn khác khiến pin natri-ion được vốn ưa chuộng là sự phong phú và đa dạng của natri trên Trái Đất, khiến ion natri dễ dàng được khai thác. Điều này đại diện cho một lợi thế lớn về nguyên liệu thô trong tương lai.
Theo dữ liệu từ Viện Nghiên cứu Chứng khoán Guojin, tính đến năm 2020, gần 60% tài nguyên lithium đã được chứng minh trên thế giới tập trung ở Nam Mỹ và Châu Đại Dương. Mặc dù Trung Quốc đứng thứ sáu toàn cầu về trữ lượng tài nguyên lithium, nhưng không thể đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa khổng lồ.
So với sự phong phú của lithium trong vỏ Trái Đất là 0,0065%, sự phong phú của natri trong vỏ Trái Đất lên tới 2,5%. Không chỉ là nguyên tố phong phú thứ sáu trong vỏ Trái Đất, mà còn được phân bố đồng đều trên toàn cầu, khiến giá của nó ít bị ảnh hưởng bởi biến động nhu cầu thị trường.
"Về khả năng mở rộng và phổ biến trong ngành công nghiệp pin, pin lithium tương đối phổ biến hơn, với những lợi thế rõ ràng như công nghiệp hóa quy mô lớn sớm hơn và chuỗi ngành trưởng thành hơn. Tuy nhiên, chuỗi ngành natri hiện tại kém phát triển hơn, dẫn đến chi phí nguyên liệu thô thấp hơn nhưng chi phí xử lý cao hơn cho các ứng dụng của nó. Các công ty vừa được tài trợ này sẽ sử dụng vốn để cải thiện hơn nữa chuỗi công nghiệp hóa trong tương lai," Zhang Yi bổ sung.
Hai Thách Thức Lớn Vẫn Tồn Tại
Hiện tại, có ba lộ trình kỹ thuật cho pin natri-ion, chủ yếu được phân biệt bởi vật liệu cực dương được sử dụng.
Lộ trình đầu tiên sử dụng vật liệu cực dương loại polyanion, cung cấp khả năng sạc nhanh và tuổi thọ chu kỳ dài nhưng tương đối đắt đỏ.
Lộ trình thứ hai liên quan đến vật liệu cực dương pin natri-ion loại Prussian blue, có mật độ năng lượng cao hơn nhưng khó tổng hợp hơn. Một số công ty đã làm việc trên lộ trình này. CATL sử dụng hệ thống này, và Guohai Securities tin rằng có không gian đáng kể để giảm chi phí trong quá trình xử lý các chất tương tự Prussian blue.
Lộ trình thứ ba liên quan đến vật liệu oxit lớp, nhưng các vật liệu cực dương này chứa nickel và cobalt, khiến chúng tương đối đắt đỏ. HiNa Battery đã phát hiện rằng đồng có thể tái tạo hiệu suất của nickel và cobalt, với chi phí đồng chỉ bằng một nửa chi phí của nickel và một phần tư chi phí của cobalt, dẫn đến sự phát triển của vật liệu cực dương oxit lớp natri-ion dựa trên đồng.
Chi phí vật liệu cực âm của pin natri-ion tương đối cao, chủ yếu do chi phí cao của vật liệu carbon cứng. Theo báo cáo của các nhà phân tích tại Guohai Securities, chi phí vật liệu carbon vô định hình trong nước khoảng 80,000-200,000 nhân dân tệ/tấn, tạo ra rào cản cao cho ngành. Ngoài ra, Great Power Energy tuyên bố trên nền tảng tương tác với nhà đầu tư rằng pin natri-ion không có lợi thế chi phí đáng kể so với pin lithium-ion, chủ yếu do chi phí cao của vật liệu cực âm carbon cứng.
Chi phí cao của vật liệu cực dương khiến pin natri-ion không có lợi thế chi phí tổng thể rõ ràng so với pin lithium-ion.
Wang Zixuan, Chủ tịch Zhejiang Qingna, tính toán rằng khi giá lithium carbonate ở mức 200.000 nhân dân tệ/tấn, pin natri-ion có lợi thế chi phí biên 24%; ở mức 100.000 nhân dân tệ/tấn, lợi thế giảm xuống còn 12%; và nếu giá lithium carbonate trở lại mức 50.000 nhân dân tệ/tấn, lợi thế chi phí biên của pin natri-ion chỉ còn 5%.
Về mật độ năng lượng, pin natri-ion vẫn còn nhiều không gian để cải tiến công nghệ. Hiện tại, pin natri-ion thế hệ thứ hai của CATL đặt mục tiêu đạt mật độ năng lượng trên 200Wh/kg, với sản xuất hàng loạt dự kiến vào năm 2027. Trong khi đó, CATL đã chính thức ra mắt pin LFP Shenxing PLUS 4C tại Triển lãm Ô tô Quốc tế Bắc Kinh 2024, với mật độ năng lượng 205Wh/kg.
Zhang Yi cho biết rằng pin natri-ion vẫn đối mặt với những thách thức lớn, chẳng hạn như ứng dụng trong lĩnh vực ESS, tiến độ công nghiệp hóa và độ trưởng thành, tất cả đều cần nỗ lực R&D đáng kể. Tuy nhiên, tận dụng nguồn tài nguyên phong phú và lợi thế chi phí của nguyên liệu thô, những thách thức này có thể được giải quyết theo thời gian với sự đầu tư R&D tăng cường.
"Ngoài ra, lợi thế của pin natri-ion trong hiệu suất ở nhiệt độ thấp và tính linh hoạt trong nhiều kịch bản ứng dụng khác nhau có thể mang lại nhiều đổi mới hơn cho thị trường," Zhang Yi bổ sung.
Chỉ là một "người yêu thích" thị trường bổ sung?
Mặc dù các chuyên gia trong ngành lạc quan về triển vọng thương mại của pin natri-ion, hầu hết các mẫu xe được trang bị pin natri-ion hiện nay là xe điện thuần túy cỡ nhỏ, cũng như các mẫu xe mở rộng phạm vi và hybrid.
Vào tháng 4 năm 2023, Chery Automobile thông báo rằng pin natri-ion của CATL sẽ ra mắt trên các mẫu xe của Chery. Vào tháng 12 năm 2023, HiNa Battery thông báo rằng phiên bản pin natri-ion của xe điện Hua Xianzi, được ra mắt cùng với JAC Yiwei, đã xuất xưởng, với các đợt giao hàng hàng loạt dự kiến bắt đầu vào tháng 1 năm 2024. Đây đánh dấu chiếc xe sử dụng pin natri-ion sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới. Cùng tháng đó, mẫu xe điện thuần túy hạng A00 đầu tiên sử dụng pin natri-ion, được ra mắt bởi Farasis Energy và JMC Group NEV, đã chính thức xuất xưởng.
Rõ ràng rằng các mẫu xe được trang bị pin natri-ion nói trên chủ yếu là sedan điện thuần túy hạng A00 (xe siêu nhỏ) hoặc sedan điện thuần túy hạng A0 (xe nhỏ).
Hiện tại, mật độ năng lượng của pin lithium ternary có thể đạt 300Wh/kg, pin LFP có thể đạt khoảng 180Wh/kg, trong khi pin natri-ion thường dao động từ 90-160Wh/kg. Ngay cả đối với CATL, một gã khổng lồ trong ngành công nghiệp pin năng lượng, mật độ năng lượng của pin natri-ion thế hệ đầu tiên của họ chỉ đạt 160Wh/kg.
Tuy nhiên, pin natri-ion, hiện không có chỗ đứng trong thị trường xe điện thuần túy trung và cao cấp, lại bất ngờ trở nên được săn đón trong các thị trường xe mở rộng phạm vi và hybrid. Sự kết hợp "hybrid" giữa lithium và natri được kỳ vọng sẽ trở thành hướng phát triển quan trọng cho pin natri-ion trong tương lai.
Vào tháng 10 năm 2024, CATL chính thức ra mắt Pin Siêu Hybrid Xiaoyao. Theo CATL, đây là pin hybrid đầu tiên trên thế giới có phạm vi lái điện thuần túy trên 400 km và khả năng sạc siêu nhanh 4C.
Đáng chú ý, CATL đã áp dụng công nghệ pin natri-ion trong Pin Siêu Hybrid Xiaoyao. Để tăng cường hiệu suất ở nhiệt độ thấp của pin Xiaoyao, CATL đã thực hiện ba đổi mới công nghệ xung quanh công nghệ pin natri-ion.
Đầu tiên, tận dụng công nghệ tích hợp hệ thống pin AB tiên phong của CATL, gói pin Xiaoyao tích hợp pin natri-ion và pin lithium-ion theo một tỷ lệ và cách sắp xếp nhất định thông qua các kết nối hybrid, nối tiếp và song song, đạt được cải thiện 5% trong phạm vi lái ở nhiệt độ thấp.
Thứ hai, CATL sử dụng pin natri-ion làm tiêu chuẩn giám sát SOC cho hệ thống pin AB để hỗ trợ hiệu chỉnh mức sạc của pin lithium-ion, cải thiện độ chính xác kiểm soát hệ thống tổng thể lên 30% và tăng thêm hơn 10 km vào phạm vi lái điện thuần túy.
Thứ ba, để giải quyết vấn đề quản lý phân vùng mục tiêu cho các hệ thống vật liệu khác nhau trong cùng một gói pin ở điều kiện nhiệt độ thấp, CATL đã phát triển công nghệ BMS tính toán công suất chính xác trong mọi dải nhiệt độ. Công nghệ này cho phép quản lý phân vùng mục tiêu cho các hệ thống hóa học khác nhau trong mọi kịch bản thời tiết, giải quyết hiệu quả các vấn đề như sai lệch dự đoán công suất hoặc suy giảm hiệu suất trong môi trường nhiệt độ cực cao và thấp.
"Hiện tại, Pin Siêu Hybrid Xiaoyao đã được áp dụng cho các thương hiệu bao gồm Li Auto, Avatr, Deepal, Qiyuan và Neta," Gao Huan, Giám đốc Công nghệ của Bộ phận Xe Hành khách Nội địa của CATL, cho biết. Dự kiến đến năm 2025, gần 30 mẫu xe hybrid, bao gồm các mẫu từ Geely, Chery, GAC và VOYAH, sẽ được trang bị Pin Siêu Hybrid Xiaoyao của CATL.
Zhang Yi phân tích rằng mặc dù hiệu suất lưu trữ năng lượng của pin natri-ion còn hạn chế, các mẫu xe được lắp đặt hiện nay chủ yếu là xe điện thuần túy cỡ nhỏ, cũng như một số mẫu xe mở rộng phạm vi và hybrid. Tuy nhiên, ở một mức độ nào đó, điều này cũng bù đắp cho những thiếu sót, bao gồm cả trong lưu trữ năng lượng và sự trưởng thành của chuỗi cung ứng ngành. Do đó, về mặt lý thuyết, liệu pin natri-ion có thể thích nghi với nhiều mẫu xe và kịch bản ứng dụng hơn trong tương lai hay không, tôi tin rằng vẫn có tiềm năng.
