Bạn đã nghe nói về pin natri–ion ⇱? Họ giống như đứa trẻ mới đến ở khu phố bên cạnh những đứa trẻ quen thuộc ion-ion pin cung cấp năng lượng cho điện thoại, máy tính xách tay và xe điện ⇱. Cả hai loại pin này đều lưu trữ năng lượng theo cách tương tự nhau – chúng di chuyển các nguyên tử tích điện (ion) qua lại để làm cho thiết bị của bạn hoạt động. Sự khác biệt lớn là pin lithium-ion sử dụng ion lithium, trong khi pin natri-ion sử dụng ion natri – về cơ bản, lithium đang được thay thế bằng một vật liệu phổ biến (muối!). Natri là một kim loại màu bạc, có nhiều trong muối biển và lớp vỏ trái đất, điều này làm cho pin natri-ion có khả năng rẻ hơn nhiều để sản xuất.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phân tích sự khác biệt giữa pin natri-ion và pin lithium-ion trên năm khía cạnh chính để giúp bạn hiểu rõ hơn về sự khác biệt này: Hiệu suất điện hóa, Cơ cấu chi phí, Ứng dụng, An toàn & Tác động môi trườngvà Vị trí chiến lược. Chúng tôi sẽ giữ mọi thứ bình thường – không có thuật ngữ đáng sợ – và thậm chí thêm một số bảng so sánh tiện dụng. Đến cuối, bạn sẽ thấy lý do tại sao pin natri-ion lại thú vị và cách chúng bổ sung cho pin lithium-ion (không thay thế chúng!).
Hiệu suất điện hóa
Lần đầu lên hiệu suất. Đây là thông tin về lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ (mật độ năng lượng), tốc độ sạc, số lần sử dụng, v.v. Nói chung, pin lithium-ion chiến thắng về mật độ năng lượng thô – về cơ bản đó là lượng năng lượng mà pin có thể chứa trên một pound (hoặc trên một kilôgam). Một loại pin lithium-ion thông thường: LiFePo4 lithium khoảng 140–190 watt-giờ trên kilôgam (Wh/kg), NMC lithium về 240–350 watt-giờ trên kilôgam (Wh/kg), trong khi pin natri-ion ⇱ xung quanh 100–160 Wh/kg. Nói một cách dễ hiểu, điều đó có nghĩa là pin lithium ion nhẹ hơn với cùng một lượng năng lượng. Ví dụ, một chiếc ô tô điện có pin natri sẽ cần một bộ pin lớn hơn, nặng hơn để đi được cùng một quãng đường như một chiếc có bộ pin lithium.
Dưới đây là bảng tóm tắt nhanh các số liệu hiệu suất chính:
metric
Pin Lithium-ion
Pin ion natri
Mật độ năng lượng
LiFePo4 lithium: 140–210 Wh/kgLithium NMC: 240–350 Wh/kg
70–160 Wh/kg
Chu kỳ cuộc sống (sạc lại)
Pin LiFePo4 lithium: 3,000~ 4,000 chu kỳPin lithium NMC: 1,000~ 2,000 chu kỳ
4,000~ 6,000 chu kỳ
Định mức điện áp
LiFePo4 lithium: 3.2VPin lithium NMC: 3.6V~3.7V
3.6 V
Tốc độ sạc
Chậm hơn
Nhanh hơn
Nhiệt độ. phạm vi
Tốt nhất ở khoảng 15–35°C
Hoạt động tốt ngay cả trong điều kiện rất lạnh hoặc rất nóng
–
Pin lithium-ion thường đi được nhiều dặm hơn trên một pound. Chúng cũng có xu hướng tồn tại lâu hơn – một số cell lithium có thể tồn tại hàng ngàn chu kỳ sạc/xả (Pin lithium sắt phosphate (LiFePo4): 3,000~ 4,000 chu kỳ, lithium NMC: 1,000~ 2,000 chu kỳ). Pin ion natri ngày nay có thể quản lý khoảng 4,000~ 6,000 chu kỳ. (Sự thật là, chu kỳ cuộc sống ⇱ thay đổi rất nhiều tùy theo thiết kế pin cụ thể – đây chỉ là con số ước tính.)
Tuy nhiên, ưu điểm của pin ion natri: chúng có thể sạc nhanh hơn (có nghĩa là bạn có thể nạp tiền nhanh hơn) và họ thực sự hoạt động tốt hơn trong điều kiện cực lạnh. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng pin natri-ion có thể sạc nhanh và tiếp tục hoạt động ở nhiệt độ thấp. (Các cell lithium thường chậm lại khi trời lạnh.) Ngoài ra, các cell natri-ion thường có thể đã xả hoàn toàn an toàn, cung cấp thêm một chút dung lượng sử dụng được trong một số trường hợp. Một lưu ý về an toàn/ổn định: hóa học natri-ion được coi là ổn định hơn và ít có khả năng quá nhiệt nguy hiểm hơn lithium-ion.
Cơ cấu chi phí
Pin natri-ion có cấu trúc tương tự như pin lithium-ion, bao gồm catốt, anot, chất điện phân và bộ tách. Tuy nhiên, vật liệu catốt trong pin natri-ion có gốc natri, thường sử dụng các hợp chất như natri sắt phosphate hoặc Prussian white, rẻ hơn và phổ biến hơn so với các vật liệu gốc lithium như NMC hoặc LFP được sử dụng trong pin lithium-ion.
Về mặt lý thuyết, natri (từ muối) sẽ rất dồi dào và rẻ. Ngược lại, lithium rất hiếm và đắt. Khi sản xuất pin thực tế, một pin lithium-ion ⇱ có thể tốn khoảng 80 đô la cho mỗi kWh năng lượng. Về mặt lý thuyết, natri chi phí pin ⇱ nên thấp hơn nhiều so với lithium. Tuy nhiên, tính đến năm 2025, do thiếu sản xuất quy mô lớn, giá pin natri-ion gần bằng với pin lithium-ion. Trong những năm tới, khi sản xuất pin natri tăng lên, chi phí dự kiến sẽ giảm đáng kể (khoảng 42 đô la cho mỗi kWh năng lượng).
Một cách khác để so sánh với pin lithium ion: Natri chiếm khoảng 2.6% vỏ Trái Đất, trong khi lithium chỉ có ở xung quanh 0.0017%. Natri có mặt ở khắp mọi nơi (ví dụ như muối biển), do đó chuỗi cung ứng của nó an toàn hơn và giá cả ổn định. Lithium hạn chế hơn, thường đến từ một số quốc gia ở Nam Mỹ, Úc hoặc Trung Quốc, điều này có thể đẩy giá lên cao và phụ thuộc vào địa chính trị.
Chúng ta có thể phân tích sự khác biệt về chi phí trong bảng sau:
Yếu tố chi phí
Tế bào Lithium-ion
Tế bào ion natri
Chi phí nguyên liệu thô (cacbonat)
~$10,000–$11,000/tấn
~$600–$650/tấn
Chi phí sản xuất
~ $ 80 mỗi kWh
~$80-90/kWh (2025), sẽ giảm trong vài năm tới
Sự phong phú
Hiếm (0.0017% vỏ)
Dồi dào (2.6% vỏ)
Vận chuyển
Nguy hiểm, tốn kém khi vận chuyển
Vận chuyển an toàn hơn, rẻ hơn
Tái chế
Quá trình phức tạp, tốn nhiều năng lượng
Quá trình dễ dàng hơn, không độc hại
–
Một lưu ý nhỏ nữa: pin lithium-ion thường được phân loại là nguy hiểm khi vận chuyển (do đó cần xử lý đặc biệt và chi phí cao hơn), trong khi pin natri-ion thường không được coi là chất nguy hiểm nên có thể vận chuyển bằng các phương pháp tiêu chuẩn.
Tất cả những yếu tố này cộng lại. Như Jean-Marie Tarascon (một chuyên gia về pin) lưu ý, natri là “Dồi dào hơn lithium 1000 lần, có khả năng thu hẹp chuỗi cung ứng và giảm chi phí pin.”. Tóm lại, nếu bạn quan tâm đến nhãn giá và an ninh tài nguyên, pin natri-ion hiện đang có lợi thế rõ ràng.
Ứng dụng
Bây giờ, chúng ta sử dụng những cục pin này ở đâu? Ngay bây giờ, pin lithium-ion ở khắp mọi nơi. Chúng cung cấp năng lượng cho hầu như tất cả các tiện ích tiêu dùng của chúng ta (điện thoại, máy tính xách tay, máy tính bảng, dụng cụ điện), cũng như xe điện ⇱ (mọi thứ từ xe đạp điện đến Tesla) và các dự án lưu trữ lưới điện lớn. Lithium-ion là tiêu chuẩn công nghiệp cho nhu cầu hiệu suất cao vì mật độ năng lượng cao và thành tích đã được chứng minh.
Pin natri-ion mới hơn và vẫn đang tìm kiếm chỗ đứng của mình. Bởi vì chúng sẽ rẻ hơn và an toàn hơn, chúng được kỳ vọng sẽ tỏa sáng ở những khu vực như lưới điện và lưu trữ năng lượng gia đình ⇱, nơi mà trọng lượng ít quan trọng hơn. Ví dụ, pin natri-ion rất tuyệt vời trong việc lưu trữ năng lượng tái tạo từ các tấm pin mặt trời hoặc tua bin gió nhà ở, doanh nghiệp và lưới điện, giúp cân bằng cung và cầu. Một nguồn tin lưu ý pin natri-ion “có thể lưu trữ năng lượng tái tạo cho hộ gia đình và doanh nghiệp, đảm bảo nguồn cung cân bằng cho mỗi megawatt xanh được tạo ra.”. Chúng cũng có thể ổn định lưới điện thông minh và hệ thống sao lưu, thậm chí hỗ trợ nguồn điện cho các trung tâm dữ liệu hoặc tháp viễn thông.
Trong vận chuyển, mong đợi ion natri xuất hiện trong xe điện nhỏ hoặc giá rẻ đầu tiên. Ví dụ, ở Trung Quốc, hai hợp đồng nhỏ gọn mới xe điện ⇱ (các mẫu xe Yiwei và JMEV) đã được đưa vào sản xuất với các gói ion natri vào năm 2024. Những chiếc xe này đánh đổi một số phạm vi để có chi phí pin thấp hơn. Ngoài ra, một số nhà sản xuất đang thử nghiệm gói lai: sự kết hợp giữa pin lithium để dự trữ năng lượng lâu dài và pin natri để tạo ra năng lượng đột phá nhanh chóng.
Các ứng dụng có thể bao gồm:
• Lưu trữ năng lượng tại nhà và lưới điện: Giữ lại năng lượng tái tạo (mặt trời/gió) để sử dụng sau này.
• Trung tâm dữ liệu và viễn thông: Nguồn điện dự phòng rẻ hơn và an toàn hơn.
• Xe điện: Đặc biệt là xe thành phố nhỏ hoặc xe công nghiệp (nơi có phạm vi hoạt động ngắn hơn là được). Trên thực tế, “Công nghệ ion natri ngày càng trở thành một giải pháp thay thế thực tế cho pin lithium ion cho phương tiện di chuyển bằng điện,” một báo cáo cho biết.
• Máy công nghiệp: Xe nâng hoặc rô-bốt cần sạc nhanh và không ngại tăng thêm một chút trọng lượng.
An toàn & Tác động môi trường
An toàn là mối quan tâm lớn khi sử dụng pin. Pin lithium-ion có thể quá nóng và trong một số trường hợp hiếm hoi, bắt lửa hoặc phát nổ (bạn có thể đã thấy những tin tức về điện thoại hoặc máy tính xách tay). Chất điện phân trong các cell lithium-ion dễ cháy, vì vậy nếu có sự cố xảy ra, nhiệt độ chạy trốn ⇱ (phản ứng dây chuyền) có thể xảy ra.
Pin natri-ion nói chung an toàn hơn. Hóa học của chúng ổn định hơn và vật liệu ít bắt lửa hơn. Trên thực tế, một phát hiện quan trọng là các tế bào ion natri có “nguy cơ mất kiểm soát nhiệt thấp hơn và không bắt lửa”, trong khi các tế bào lithium-ion có “rủi ro trung bình” và dễ cháy. Trên thực tế, điều này có nghĩa là pin natri-ion bị hỏng hoặc quá nóng ít có khả năng bốc cháy. Sự an tâm đó có thể rất có giá trị, đặc biệt là đối với việc lưu trữ trong nhà hoặc quy mô lớn, nơi an toàn là tối quan trọng.
Về mặt môi trường, pin natri-ion cũng có một số ưu điểm. Khai thác và tinh chế lithium thường đòi hỏi nhiều nước và năng lượng. Ví dụ, khai thác lithium ở Nam Mỹ có thể sử dụng hàng chục nghìn gallon nước cho mỗi tấn lithium, gây căng thẳng cho hệ sinh thái địa phương. Một bảng so sánh từ một trang web của ngành công nghiệp pin lưu ý rằng khai thác lithium ⇱ có “sử dụng nước nhiều” và “sự phá vỡ môi trường sống tiềm tàng,” trong khi chiết xuất natri là “ít dữ dội hơn” và bao gồm một “quá trình chiết xuất đơn giản hơn.”. Vì natri (muối) có ở khắp mọi nơi nên việc khai thác nó ít gây hại cho môi trường hơn nhiều.
Ngoài ra, việc tái chế cũng khác nhau. Pin lithium chứa những thứ như coban và độc hại, làm cho việc tái chế trở nên phức tạp và tốn nhiều năng lượng. Pin natri-ion sử dụng nhiều vật liệu lành tính hơn (muối, sắt, cacbon). Do đó, chúng có “tiềm năng tái chế không độc hại cao hơn”, nghĩa là các vật liệu còn sót lại ít nguy hiểm hơn và dễ tái sử dụng hơn.
Tuy nhiên, một nghiên cứu vòng đời gần đây ghi nhận pin natri-ion hiện có lượng khí thải CO₂ cao hơn trên mỗi kWh lưu trữ hơn lithium-ion. Tại sao? Bởi vì bạn cần khối lượng pin lớn hơn cho cùng một năng lượng, do đó tác động sản xuất tổng thể cao hơn cho bây giờ. Tuy nhiên, các chuyên gia tin rằng điều này sẽ cải thiện khi công nghệ phát triển. Trên thực tế, nghiên cứu vật lý cho thấy tác động của natri-ion đối với khí hậu có thể sánh ngang với lithium-ion khi sản xuất mở rộng quy mô, vì natri rất dồi dào.
Tóm lại, pin natri-ion có xu hướng an toàn hơn (ít nguy cơ cháy nổ hơn) và dễ khai thác và tái chế hơn/xanh hơn, nhưng sản xuất pin hiện tại có thể thải ra nhiều CO₂ hơn một chút trên mỗi kWh so với pin Li-ion. Những sự đánh đổi này là một phần lý do tại sao nhiều người nói rằng natri-ion là xanh hơn giải pháp thay thế vẫn đang được cải thiện.
Vị trí chiến lược
Bức tranh lớn trông như thế nào? Ngay bây giờ, lithium-ion ⇱ thống trị thị trường. Các nhà sản xuất lớn (đặc biệt là ở Trung Quốc) thống trị Li-ion. Ví dụ, CATL (một gã khổng lồ về pin của Trung Quốc) nắm giữ khoảng 35% của thị trường toàn cầu, tiếp theo là những công ty khác như BYD và LG. Hầu hết ô tô điện và đồ dùng điện tử đều sử dụng hóa chất Li-ion.
Natri-ion mới chỉ bắt đầu nhưng đang thu hút sự chú ý, đặc biệt là với sự phát triển của pin ion natri đang tăng tốc. Các công ty Trung Quốc cũng dẫn đầu ở đây. Vào tháng 2025 năm XNUMX, CATL đã công bố một thương hiệu pin ion natri mới có tên là Naxtra ⇱, dự kiến sản xuất hàng loạt vào cuối năm 2025. Pin natri thế hệ tiếp theo của họ sẽ ra mắt 175 Wh / kg mật độ năng lượng – gần như ngang bằng với pin lithium sắt phosphate (LFP) hiện có. Người sáng lập CATL thậm chí còn nói rằng ông nghĩ natri-ion có thể “thay thế tới một nửa” của thị trường lithium sắt phosphate trong tương lai.
Tính đến năm 2024, pin natri-ion vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong thị phần toàn cầu – khoảng 5% của thị trường pin. Nhưng điều đó có thể tăng lên. Dự báo cho thấy ion natri có thể đạt 30% của thị trường vào năm 2030, chủ yếu là lưu trữ cố định. Các dự án thí điểm lớn đã được tiến hành: Trung Quốc gần đây đã bật hệ thống lưu trữ năng lượng ion natri lớn nhất thế giới ⇱ (công suất khoảng 100 MWh) để giúp ổn định lưới điện.
Một yếu tố khác: địa chính trị và chuỗi cung ứng. Lithium và nguyên liệu thô của nó tập trung ở một số quốc gia (Trung Quốc, Úc, Chile, v.v.). Ngược lại, natri có sẵn trên toàn thế giới (muối có ở khắp mọi nơi). Một số quốc gia coi natri-ion là một cách để giảm sự phụ thuộc vào lithium nhập khẩu và cải thiện an ninh năng lượng. Ví dụ, nhà cung cấp chính của natri cacbonat là Hoa Kỳ, điều này có thể thúc đẩy sự độc lập trong sản xuất pin tại địa phương.
Tóm lại, pin lithium-ion vẫn là con ngựa cho các ứng dụng cao cấp ngày nay, với các nhà máy lớn đang sản xuất chúng. Pin natri-ion là người mới nổi nhằm mục đích giành thị phần trong các lĩnh vực nhạy cảm về chi phí (như điện lưới) và cân bằng chuỗi cung ứng. Nhiều chuyên gia cho rằng cả hai sẽ cùng tồn tạiTrên thực tế, một số công ty đã chế tạo bộ pin lai giữa cả hai loại: pin lithium để dự trữ năng lượng và pin natri để sạc nhanh.
Kết luận
Vậy thì kết quả cuối cùng là gì? Pin natri-ion và pin lithium-ion đều có điểm mạnh và thị trường riêng. Lithium-ion thật tuyệt vời khi bạn cần năng lượng và phạm vi tối đa (như xe điện đường dài, điện thoại, máy tính xách tay). Natri-ion tỏa sáng khi chi phí, an toàn và sự phong phú về vật chất quan trọng hơn (như lưu trữ lưới điện, nguồn điện dự phòng và xe điện nhỏ hơn).
Quan trọng là, pin natri-ion không phải là để xóa sổ pin lithium-ion – chúng ở đây để bổ sung cho pin lithium-ion. Hãy coi natri-ion như một người bạn đồng hành giá rẻ, thô sơ xử lý các nhiệm vụ phù hợp, trong khi lithium-ion vẫn là ngôi sao cho hiệu suất cao. Như một người đam mê pin có thể nói: “Pin lithium-ion hiện đang dẫn đầu về mật độ năng lượng và vòng đời, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng năng lượng cao, nhưng pin natri-ion cho thấy triển vọng về lợi thế về chi phí và độ an toàn.” Theo thời gian, những cải tiến trong cả hai công nghệ có thể sẽ giúp thiết bị của chúng ta trở nên tốt hơn nữa – pin natri sạc nhanh hơn, pin lithium bền hơn hoặc thậm chí là pin hỗn hợp kết hợp cả hai loại hóa chất.
Sẵn sàng tiếp tục dự án tiếp theo của bạn chưa? Cho dù bạn tò mò về các cell natri-ion tiên tiến hay cần pin lithium-ion đáng tin cậy, Bonnen Battery đều có thể đáp ứng. Là nhà cung cấp quốc tế tất cả các loại pin, Bonnen Battery (bonnenbatteries.com) cung cấp các giải pháp cho mọi nhu cầu – từ hệ thống năng lượng gia đình đến xe điện và hơn thế nữa. Hãy xem qua và tìm loại pin (hoặc bộ pin) phù hợp để thế giới của bạn tiếp tục hoạt động.
Cuối cùng, tương lai của pin rất tươi sáng – và nó được cung cấp năng lượng bởi sự kết hợp của cả lithium và natri! Liên hệ với Natri ion↓ ngay bây giờ và hãy để chúng tôi giúp bạn tiếp thêm năng lượng cho cuộc phiêu lưu của mình bằng công nghệ Natri ion tốt nhất.
