Pin natri đối đầu pin lithium: Công nghệ nào sẽ chiếm lĩnh thị trường pin thập kỷ tới?

Pin natri có nhiều và hoạt động tốt trong điều kiện cực lạnh, trong khi pin lithium vẫn dẫn đầu về mật độ năng lượng. Ảnh: CATL.

Pin lithium-ion đã trở thành nền tảng của ngành xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, một công nghệ pin cạnh tranh sử dụng natri – một trong những nguyên tố phổ biến nhất thế giới – đang ngày càng chứng tỏ tính khả thi.

Pin natri-ion bắt đầu bước vào giai đoạn sản xuất thương mại, khi nhiều nhà sản xuất lớn đặt cược vào khả năng giúp lưu trữ năng lượng với chi phí thấp hơn, nguồn cung ổn định hơn và giảm phụ thuộc vào lithium.

Tháng 2/2026, hãng pin Trung Quốc CATL và nhà sản xuất ô tô Changan giới thiệu mẫu xe du lịch mà họ tuyên bố là chiếc xe điện sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới sử dụng pin natri-ion. Hai bên dự kiến mở bán mẫu xe này vào giữa năm.

Đến tháng 4, CATL tiếp tục ký thỏa thuận lớn với công ty lưu trữ năng lượng Beijing HyperStrong Technology, theo đó cung cấp tổng cộng 60 GWh pin natri-ion trong vòng ba năm.

Những động thái này cho thấy công nghệ pin natri đang tiến gần một giai đoạn phát triển mới. Tuy nhiên, loại pin này vẫn phải đối mặt với thách thức căn bản: pin lithium-ion đã đi trước đáng kể về mật độ năng lượng, chi phí và quy mô sản xuất.

Natri dồi dào không đồng nghĩa pin sẽ tốt hơn

Về nguyên lý, hai công nghệ pin hoạt động tương tự nhau. Trong quá trình sạc và xả, các ion di chuyển giữa điện cực dương (cathode) và điện cực âm (anode), thông qua chất điện phân cho phép chúng di chuyển giữa hai cực.

Điểm khác biệt chính nằm ở nguyên tố mang điện tích. Pin lithium-ion sử dụng lithium, còn pin natri-ion sử dụng natri – nguyên tố có nhiều trong nước biển và các loại muối phổ biến.

Nguồn cung natri dồi dào có thể giúp ngành pin giảm phụ thuộc vào hoạt động khai thác lithium và hạn chế tác động từ biến động giá nguyên liệu. Pin natri-ion cũng có thể sử dụng bộ thu dòng bằng nhôm ở cả hai điện cực, qua đó giảm nhu cầu sử dụng đồng. Một số thiết kế thậm chí không cần lithium, cobalt hay graphite.

Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa pin natri-ion hoàn toàn không phụ thuộc vào khoáng sản quan trọng. Một số công thức vật liệu điện cực dương thương mại vẫn sử dụng nickel và mangan, trong khi điện cực âm bằng carbon cứng đòi hỏi quy trình sản xuất chuyên biệt. Chuỗi cung ứng các vật liệu này cũng chưa phát triển như chuỗi cung ứng pin lithium-ion.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) lưu ý rằng, dù nguồn nguyên liệu đầu vào của pin natri-ion có tiềm năng phân bố rộng hơn về mặt địa lý, hoạt động sản xuất loại pin này hiện vẫn tập trung chủ yếu tại Trung Quốc.

Pin lithium-ion vẫn vượt trội về mật độ năng lượng

Đối với xe điện, một trong những chỉ số quan trọng nhất là mật độ năng lượng, thể hiện lượng điện mà pin có thể lưu trữ so với trọng lượng hoặc thể tích của nó.

Ở tiêu chí này, pin lithium-ion vẫn chiếm ưu thế. Theo đánh giá năm 2026 của IEA, các cell pin natri-ion thế hệ mới nhất có thể đạt mật độ năng lượng khoảng 175 Wh/kg. Trong khi đó, pin lithium sắt phosphate (LFP) đạt khoảng 205 Wh/kg, còn pin nickel-manganese-cobalt (NMC) có thể đạt khoảng 265 Wh/kg.

Pin có mật độ năng lượng thấp hơn cần kích thước lớn hơn hoặc trọng lượng nặng hơn để lưu trữ cùng một lượng điện. Trên xe điện, điều này có thể khiến quãng đường di chuyển bị rút ngắn hoặc làm giảm không gian dành cho hành khách và hàng hóa.

IEA ước tính một mẫu SUV cỡ trung bình sử dụng pin natri-ion có thể đạt phạm vi hoạt động tối đa khoảng 350 km. Con số tương ứng với xe sử dụng pin lithium-ion là khoảng 400-600 km trong điều kiện thời tiết thông thường.

Dù vậy, pin natri-ion có một lợi thế đáng kể khi hoạt động trong môi trường lạnh. Các cell pin thế hệ mới có thể duy trì khoảng 90% dung lượng danh định ở nhiệt độ xuống tới -40 độ C, tốt hơn một số công nghệ lithium-ion phổ biến, đặc biệt là pin LFP.

Đặc tính này có thể giúp pin natri-ion phù hợp với các phương tiện và thiết bị hoạt động tại những khu vực có mùa đông khắc nghiệt.

Cuộc cạnh tranh chuyển sang những ứng dụng chuyên biệt

Cơ hội trước mắt của pin natri-ion có thể không nằm ở việc thay thế pin trên mọi mẫu xe điện. Thay vào đó, công nghệ này có khả năng tìm được chỗ đứng ở các phương tiện nhỏ, xe hai bánh và ba bánh, đội xe giao hàng trong đô thị cũng như các hệ thống lưu trữ năng lượng cố định – nơi trọng lượng và kích thước đôi khi không phải yếu tố quyết định.

Thị trường lưu trữ điện cho lưới điện đặc biệt đáng chú ý. Pin dùng để tích trữ điện từ các trang trại điện mặt trời và điện gió không phải đáp ứng yêu cầu lắp vừa trong một chiếc xe hay tối đa hóa quãng đường di chuyển. Khi đó, chi phí, độ an toàn, tuổi thọ và khả năng vận hành ổn định có thể quan trọng hơn mật độ năng lượng.

Thỏa thuận cung cấp 60 GWh pin natri-ion giữa CATL và HyperStrong phản ánh tiềm năng của thị trường này. Trong khi đó, hệ thống lưu trữ năng lượng TENER sử dụng pin natri-ion mà CATL giới thiệu vào tháng 6/2026 cho thấy sự quan tâm ngày càng lớn đối với các ứng dụng lưu trữ điện quy mô thương mại.

Tuy nhiên, bài toán kinh tế vẫn chưa có lời giải cuối cùng. Ngành sản xuất pin lithium-ion đã hưởng lợi từ hàng chục năm đầu tư và quy mô sản xuất khổng lồ. Đặc biệt, pin LFP ngày càng có giá thành cạnh tranh, khiến pin natri-ion khó giành thị phần chỉ bằng lợi thế nguyên liệu natri rẻ và dồi dào.

Theo IEA, sản lượng pin natri-ion toàn cầu trong năm 2025 chưa bằng 1% sản lượng pin lithium-ion. Ngay cả các dự án sản xuất đã được công bố với mục tiêu hoàn thành vào năm 2030 cũng chỉ chiếm một phần nhỏ so với công suất sản xuất pin lithium-ion dự kiến.

Một công nghệ pin bổ sung, chưa chắc thay thế lithium-ion

Sự xuất hiện của pin natri-ion là bước tiến đáng chú ý, nhưng không đồng nghĩa pin lithium-ion sắp mất vị thế thống trị. Các dòng pin lithium vẫn liên tục được cải tiến, trong khi nhà sản xuất pin natri-ion còn phải mở rộng quy mô, hoàn thiện vật liệu và chứng minh khả năng duy trì hiệu suất ổn định trong sản xuất hàng loạt.

Kịch bản có khả năng xảy ra hơn là ngành pin sẽ phát triển với nhiều công nghệ hóa học khác nhau, mỗi loại phục vụ một nhóm nhu cầu riêng. Pin lithium-ion vẫn có lợi thế ở những ứng dụng đòi hỏi quãng đường hoạt động dài, trọng lượng thấp và mật độ năng lượng cao.

Trong khi đó, pin natri-ion có thể ngày càng hữu ích ở những lĩnh vực coi trọng khả năng hoạt động trong thời tiết lạnh, nguồn nguyên liệu sẵn có và đa dạng hóa chuỗi cung ứng.

Ở thời điểm hiện tại, thành tựu lớn nhất của pin natri-ion có thể đơn giản là mang đến cho các nhà sản xuất thêm một lựa chọn. Trong ngành công nghiệp ngày càng chịu sức ép từ nhu cầu xe điện và lưu trữ điện lưới, việc có thêm một công nghệ pin khả thi đôi khi quan trọng không kém việc tạo ra một loại pin tốt hơn.