Muối ăn sẽ thay đổi cán cân cạnh tranh năng lượng Mỹ - Trung?

Pin lithium-ion hiện nay đang là một trong những trung tâm cạnh tranh giữa Mỹ và Trung Quốc, nhưng bản đồ ngành công nghiệp pin tương lai có thể thay đổi với những công nghệ mới.

Tiềm năng pin Natri-ion

Sản phẩm mới sẽ liên quan nhiều tới Natri – loại khoáng chất có trong muối ăn. Thay vì lithium, công nghệ pin mới nổi này sử dụng hợp chất natri gọi là Soda ash (natri cacbonat), có thể được sản xuất từ muối ăn. Điều đặc biệt, không giống như lithium, natri dễ dàng có sẵn ở mọi nơi. Mỹ có tới 92% trữ lượng muối toàn cầu và có thể trở thành “Saudi Arabia của soda ash”, như tờ WSJ đề cập.

Quan trọng hơn, loại pin mới, sodium-ion (hay natri-ion), có thể phá vỡ sự thống trị gần như độc quyền của Trung Quốc trong việc sản xuất các nguyên tố thiết yếu cho pin lithium vào thời điểm căng thẳng thương mại và nhu cầu lưu trữ điện của Mỹ đang ngày càng lớn.

Mỹ đang trong quá trình chuyển đổi sang giao thông điện hóa cũng như vai trò thiết yếu của lưu trữ pin trong việc đảm bảo độ tin cậy của lưới điện.

Liên quan tới pin sodium-ion, một liên minh gồm 6 phòng thí nghiệm quốc gia và 8 trường đại học vừa nhận được khoản tài trợ 50 triệu USD từ Bộ Năng lượng Mỹ để phát triển công nghệ này.

Pin sodium-ion có nhiều ưu điểm so với công nghệ pin lithium-ion, bao gồm độ bền cao hơn và an toàn tiềm năng hơn, ví dụ như khả năng hoạt động trong thời tiết quá lạnh hoặc quá nóng. Tuy nhiên, chúng cũng có một nhược điểm lớn – kích thước cồng kềnh và trọng lượng nặng hơn.

Các nhà ủng hộ loại pin mới này cho rằng nhược điểm về kích thước và trọng lượng không quan trọng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như các loại pin lớn, cố định để lưu trữ năng lượng khi mặt trời chiếu sáng và gió thổi, sau đó cung cấp lại cho lưới điện khi không có nguồn năng lượng tái tạo. Các nhà nghiên cứu cũng cho biết cuối cùng họ có thể sản xuất pin mới đủ nhỏ gọn và nhẹ để sử dụng trong xe điện (EV).

Thoát khỏi sự phụ thuộc Trung Quốc

Venkat Srinivasan, Giám đốc nghiên cứu lưu trữ năng lượng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và là người đứng đầu liên minh vừa được công bố, tuyên bố Mỹ nên ưu tiên phát triển pin sodium-ion vì lý do an ninh quốc gia. Theo ông này, chuỗi cung ứng cho pin lithium-ion gần như hoàn toàn thông qua Trung Quốc, từ việc tinh chế khoáng sản quan trọng và sản xuất các tế bào pin hoàn chỉnh.

Trung Quốc đã nhiều lần hạn chế xuất khẩu các khoáng sản quan trọng đối với các thành phần khác của xe điện và cơ sở hạ tầng năng lượng tái tạo, như các nguyên tố đất hiếm hay graphite, thành phần thiết yếu để sản xuất pin lithium-ion.

Nếu Mỹ có thể hành động đủ nhanh, họ có thể xây dựng nền độc lập năng lượng dựa trên pin từ Trung Quốc, theo ông Landon Mossburg, Giám đốc điều hành của Peak Energy có trụ sở tại Denver.

Công ty này đang cố gắng đưa pin sodium-ion vào lưu trữ năng lượng lưới điện ở Mỹ và đã có hợp đồng xây dựng một số dự án thử nghiệm nhỏ cho các công ty tiện ích và nhà cung cấp năng lượng độc lập vào năm 2025.

Nhưng mọi thứ không dễ cho Mỹ, khi Trung Quốc cũng đã nhanh chân hơn trong cuộc đua mới này.

Trung Quốc cũng là quốc gia duy nhất đang sản xuất các phiên bản thương mại ban đầu của pin sodium-ion ở quy mô lớn. Điều mà các công ty và nhà khoa học Mỹ đang làm là cố gắng sao chép công nghệ Trung Quốc và xây dựng quy mô sản xuất tương ứng – một điều tưởng chừng vô lý nhưng đang là sự thực.

"Peak Energy đang mua các tế bào pin từ một đối tác Trung Quốc để cố gắng học hỏi tất cả những gì có thể về quy trình sản xuất. Mục tiêu của công ty là mở nhà máy sản xuất pin sodium-ion tại Mỹ, nhưng điều này sẽ mất nhiều năm", ông Mossburg cho biết.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu tại liên minh do ông Srinivasan dẫn đầu đang cải tiến pin sodium-ion mà các công ty như Peak Energy đã mua. Mục tiêu cuối cùng là tìm ra cách sản xuất các bộ pin cho xe điện có mật độ năng lượng tương đương với chuẩn hiện tại cho pin EV giá rẻ, được gọi là lithium iron phosphate (LFP). Đây là loại pin được sử dụng trong các mẫu xe cơ bản của Tesla Model 3, Ford F-150 Lightning, Mustang Mach-E và nhiều mẫu xe Trung Quốc.

Để đạt được điều này, ông Srinivasan cho rằng cần phải nghiên cứu sâu rộng để vượt qua nhiều thách thức. Một trong số đó là tìm cách điều chỉnh hóa học của pin sodium-ion hiện tại để loại bỏ nickel – một khoáng sản quan trọng do Trung Quốc kiểm soát. Một vấn đề khác là tìm cách nhồi nhét nhiều pin hơn vào không gian nhỏ hơn để giúp cạnh tranh hơn với pin lithium-ion.

"Để đạt được điều này sẽ đòi hỏi không chỉ khoa học mà còn chính sách", ông Mossburg nhấn mạnh và cho biết nếu Mỹ áp thuế rộng rãi đối với hàng nhập khẩu từ Trung Quốc, công ty của ông có thể bị ảnh hưởng nặng nề, trừ khi có sự ngoại lệ dành cho pin sodium-ion.

Nam Trần