Các công ty khởi nghiệp tại Mỹ cuối cùng cũng gặt hái được thành quả sau công trình nghiên cứu kéo dài nhiều thập kỷ: tạo ra loại pin thay thế các nguyên tố quý hiếm, khó khai thác bằng chính thành phần có trong muối ăn thông thường. Công nghệ này được kỳ vọng giúp mọi quốc gia trên thế giới thoát khỏi sự phụ thuộc vào Trung Quốc về nguồn cung pin cũng như các khoáng sản thiết yếu để sản xuất chúng.
Giống như bất kỳ loại pin nào khác, các tế bào pin natri-ion (sodium-ion) có khả năng tích trữ và giải phóng năng lượng. Ban đầu, chúng xuất hiện ở những nơi có nhu cầu cấp thiết nhất: lưới điện của Mỹ và các trung tâm dữ liệu đang mở rộng với tốc độ chóng mặt. Tương tự như trong các hộ gia đình, việc cung cấp cho lưới điện hoặc các hạ tầng khác khả năng tích trữ năng lượng khi nguồn cung rẻ, dồi dào và phát điện khi khan hiếm sẽ giúp tăng độ tin cậy và hạ giá thành.
Dù việc lưu trữ năng lượng bằng pin trên lưới điện tại Mỹ đang tăng trưởng với tốc độ phi mã, các dòng pin gốc natri mới có tiềm năng rẻ hơn, bền hơn, an toàn hơn và tin cậy hơn so với pin lithium truyền thống. Chúng có thể đẩy nhanh quá trình triển khai năng lượng tái tạo, đồng thời trở thành giải pháp thay thế ít ô nhiễm hơn cho các tuabin khí tự nhiên và máy phát điện chạy bằng dầu diesel.
Hầu hết pin gốc natri hiện nay đều do Trung Quốc sản xuất và chỉ chiếm chưa đầy 1% tổng lượng pin được giao trong năm nay. Tại Mỹ, một số công ty khởi nghiệp đã bắt đầu sản xuất số lượng nhỏ loại pin này và đang chạy đua để mở rộng quy mô. General Motors (GM) cũng đang trong quá trình thiết kế các bộ pin natri của riêng mình trước khi tiến tới sản xuất hàng loạt.
Một báo cáo gần đây từ Morgan Stanley dự báo rằng trong vòng một thập kỷ tới, hơn 30% tổng số pin được sản xuất trên thế giới sẽ sử dụng natri thay vì lithium.
Nhóm nhỏ các doanh nhân đang dẫn đầu cuộc đua đưa pin natri-ion vào sản xuất quy mô lớn tại Mỹ bao gồm 2 cựu kỹ sư Tesla. Họ đang bắt tay hợp tác để cạnh tranh với chính sếp cũ của mình.
Landon Mossburg là CEO của Peak Energy, một công ty khởi nghiệp đã huy động được hàng chục triệu USD để xây dựng nhà máy sản xuất pin. Trong khi đó, Kurt Kelty là Phó Chủ tịch GM, chịu trách nhiệm về các nỗ lực phát triển pin của tập đoàn. GM đã thực hiện một khoản đầu tư chiến lược vào Peak Energy và dự định thiết kế, sản xuất các bộ pin natri-ion tùy chỉnh. Ngược lại, Peak Energy mục tiêu lắp ráp chúng thành các hệ thống có thể kết nối trực tiếp với lưới điện đang xuống cấp của Mỹ.
Vào tháng 7, Peak đã công bố kế hoạch lựa chọn một cơ sở rộng 183.000 foot vuông để đặt "siêu nhà máy" (gigafactory) sản xuất các bộ pin tại Sacramento, bang California. Kế hoạch là bắt đầu sản xuất vào đầu năm 2027 và xuất xưởng 4 gigawatt-giờ (GWh) pin mỗi năm, gấp 40 lần con số 100 megawatt-giờ (MWh) mỗi năm mà cơ sở thử nghiệm hiện tại của công ty tại Burlingame, California có thể tạo ra.
Công ty khởi nghiệp này đã công bố các thỏa thuận trị giá hơn 1,1 tỷ USD với các khách hàng bao gồm các công ty lưu trữ năng lượng Jupiter Power và Energy Vault, cũng như RWE Americas - công ty con của tập đoàn năng lượng đa quốc gia RWE của Đức.
Tại Mỹ, mảng kinh doanh lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện bằng pin hiện do bộ phận Energy của Tesla thống trị. Mảng này - vốn sử dụng pin lithium-ion truyền thống - là bộ phận tăng trưởng nhanh nhất của công ty, chuyên tạo ra các hệ thống được thiết kế để lưu trữ năng lượng quy mô lớn trên lưới điện.
Mossburg chia sẻ rằng ông muốn chiếm một phần lớn thị phần tiềm năng từ các bộ pin khổng lồ "Megapack" mà Tesla đang bán, bằng cách cung cấp các hệ thống natri-ion rẻ hơn đáng kể, tin cậy hơn.
Tất cả các loại pin lithium-ion đều có nguy cơ bốc cháy - một hiện tượng gọi là "trôi nhiệt" (thermal runaway) có thể ảnh hưởng đến các bộ pin trên máy bay, xe điện hoặc các hệ thống lưu trữ quy mô lưới điện. Những vụ cháy như vậy tuy hiếm nhưng vẫn xảy ra.
Lợi thế cạnh tranh của pin natri một phần nằm ở nhu cầu làm mát ít khắt khe hơn. Mossburg cho biết các hệ thống làm mát cho bộ pin lithium-ion chiếm khoảng 90% chi phí vận hành của pin lưu trữ lưới điện truyền thống. Chi phí này xuất phát từ nhu cầu bảo trì hệ thống làm mát, sửa chữa khi chúng hỏng hóc và thiết kế các bãi pin sao cho thiệt hại được hạn chế tối đa trong trường hợp xảy ra sự cố.
Ngược lại, các bộ pin của Peak Energy có thể được làm mát thụ động bằng luồng không khí lưu thông xung quanh chúng. Mossburg khẳng định pin natri-ion vẫn có thể bốc cháy, nhưng khả năng xảy ra là thấp hơn rất nhiều.
Peak Energy chưa tiết lộ chi phí ban đầu của các bộ pin, vì vậy rất khó để nói nó sẽ so kè thế nào với Megapacks của Tesla - vốn có giá hơn 1 triệu USD mỗi đơn vị, hoặc từ 200 đến 300 USD cho mỗi kilowatt-giờ (kWh). Kelty từ GM cho biết cho đến khi các công ty như của ông mở rộng quy mô sản xuất pin natri-ion trong nước, pin lithium-ion do Trung Quốc sản xuất vẫn sẽ rẻ hơn.
Ngay bên kia Vịnh San Francisco, công ty Inlyte Energy có trụ sở tại San Leandro cũng đang phát triển một loại pin gốc natri khác. Inlyte sử dụng bốn thành phần chính, được chế biến thành các hóa chất đưa vào các thỏi pin hình trụ dài. Pin của họ dựa vào bột sắt, thép, nhôm oxit và muối ăn đạt tiêu chuẩn thực phẩm.
Kết quả là, theo lời nhà sáng lập kiêm CEO Antonio Baclig, các tế bào pin này hoàn toàn không thể bốc cháy. Điều này có nghĩa là các tế bào pin có thể được đóng gói với mật độ dày đặc hơn nhiều so với các công nghệ đối thủ và có tiềm năng đạt mật độ năng lượng trên mỗi foot vuông tương đương hoặc tốt hơn các hệ thống pin lithium-ion hiện có.
Mặc dù pin natri-ion có nhiều ưu điểm, song pin lithium-ion vẫn giữ lợi thế về lượng năng lượng tích trữ. Đối với các phương tiện giao thông như xe điện (EV), điều này có nghĩa là tương lai phần lớn vẫn phải phụ thuộc vào pin lithium-ion.
Theo: WSJ, The New York Times
Vũ Anh
