Các loại pin giá rẻ hơn lithium-ion đang tiến vào thị trường: Cuộc đua công nghệ lưu trữ bước sang giai đoạn mới

Sapo:
Lithium-ion vẫn đang giữ vị trí chủ đạo trong ngành pin, nhưng sự xuất hiện của sodium-ion, pin kẽm, iron-air và flow battery đang mở ra một cuộc cạnh tranh mới về chi phí, độ bền và thời gian lưu trữ. Thị trường pin được dự báo sẽ ngày càng đa dạng, thay vì phụ thuộc vào một công nghệ duy nhất.

Thị trường pin đang bước vào cuộc đua mới về chi phí

Trong hơn một thập kỷ, pin lithium-ion đã trở thành công nghệ nền tảng của xe điện, thiết bị điện tử và hệ thống lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, khi nhu cầu điện, năng lượng tái tạo và lưu trữ điện tăng nhanh, ngành pin đang tìm kiếm những công nghệ mới có chi phí cạnh tranh hơn, nguồn nguyên liệu dồi dào hơn và phù hợp với từng nhóm ứng dụng.

Đáng chú ý, cuộc đua công nghệ pin hiện nay không còn chỉ tập trung vào việc tạo ra loại pin có mật độ năng lượng cao nhất.

Đối với các hệ thống lưu trữ điện cố định, những yếu tố như chi phí trên mỗi kWh, tuổi thọ, độ an toàn, số chu kỳ sạc-xả và thời gian lưu trữ có thể quan trọng hơn trọng lượng hay kích thước.

Theo số liệu được đề cập trong tài liệu, năm 2025 thế giới bổ sung khoảng 108 GW công suất lưu trữ bằng pin, tăng 40% so với năm trước. LFP hiện chiếm tỷ trọng lớn trong các hệ thống lưu trữ nhờ lợi thế về chi phí và khả năng chịu chu kỳ sạc-xả thường xuyên.

Điều này đang tạo ra dư địa lớn cho nhiều hóa học pin cùng phát triển trên thị trường.

Sodium-ion nổi lên như ứng viên đáng chú ý

Trong nhóm công nghệ hậu lithium-ion, pin sodium-ion (natri-ion) đang thu hút sự quan tâm đặc biệt.

Về nguyên lý, sodium-ion có cấu trúc hoạt động tương tự lithium-ion nhưng sử dụng ion natri thay cho ion lithium. Natri có nguồn tài nguyên dồi dào, qua đó mở ra khả năng giảm sự phụ thuộc vào lithium và một số nguyên liệu khoáng sản quan trọng.

Sodium-ion cũng đang được quan tâm bởi tiềm năng ứng dụng trong xe điện phổ thông và hệ thống lưu trữ năng lượng BESS, đặc biệt tại những thị trường mà chi phí là yếu tố quan trọng.

Một dấu hiệu đáng chú ý là CATL đã tiến tới các thỏa thuận thương mại quy mô lớn đối với pin sodium-ion cho lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Đây là tín hiệu cho thấy công nghệ này đang từng bước chuyển từ giai đoạn phát triển sang thương mại hóa.

Vì sao sodium-ion được kỳ vọng?

Một số ưu điểm nổi bật của sodium-ion gồm:

• Nguồn nguyên liệu natri dồi dào.

• Giảm sự phụ thuộc vào lithium và một số khoáng sản quan trọng.

• Có tiềm năng giảm chi phí khi sản xuất ở quy mô lớn.

• Phù hợp với các hệ thống lưu trữ năng lượng cố định.

• Một số thiết kế có khả năng hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp.

Tuy nhiên, mật độ năng lượng vẫn là một trong những hạn chế của sodium-ion so với nhiều dòng lithium-ion.

Vì vậy, sodium-ion chưa chắc thay thế lithium-ion trên toàn bộ thị trường. Thay vào đó, công nghệ này có nhiều khả năng cạnh tranh mạnh ở những phân khúc ưu tiên chi phí, độ an toàn và nguồn cung nguyên liệu hơn trọng lượng.

LFP: Công nghệ giá rẻ ngay bên trong hệ sinh thái lithium-ion

Một điểm thường bị bỏ qua là không phải mọi công nghệ pin có chi phí thấp đều nằm ngoài lithium-ion.

Lithium iron phosphate – LFP là ví dụ điển hình.

LFP vẫn sử dụng lithium nhưng không cần nickel và cobalt như một số hóa học NMC. Nhờ đó, công nghệ này có lợi thế về chi phí, độ ổn định nhiệt và tuổi thọ chu kỳ.

Theo nội dung trong tài liệu, giá pin LFP đã giảm mạnh trong năm 2025 và tiếp tục duy trì lợi thế về chi phí so với NMC. LFP cũng chiếm tỷ trọng rất lớn trong các hệ thống lưu trữ năng lượng.

Điều này cho thấy một thực tế quan trọng:

Lithium-ion chưa bị thay thế; chính bên trong hệ sinh thái lithium-ion cũng đang diễn ra cuộc cạnh tranh quyết liệt về giá thành.

Sự phát triển của LFP đồng thời tạo áp lực lên các công nghệ pin mới. Muốn giành thị phần, sodium-ion hay những công nghệ hậu lithium-ion khác không chỉ cần chứng minh khả năng kỹ thuật mà còn phải chứng minh hiệu quả kinh tế thực tế.

Pin kẽm mở thêm hướng đi cho lưu trữ năng lượng

Bên cạnh sodium-ion, pin kẽm (zinc-based battery) cũng đang được nghiên cứu và phát triển cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng.

Kẽm là vật liệu tương đối phổ biến và có thể được sử dụng trong nhiều kiến trúc pin khác nhau. Một số thiết kế tập trung vào các hệ thống lưu trữ điện cố định, nơi trọng lượng và kích thước không phải yếu tố quyết định.

Đây chính là lợi thế của nhóm công nghệ này.

Một bộ pin dành cho xe điện phải tối ưu từng kilogram để tăng quãng đường di chuyển. Trong khi đó, một hệ thống BESS đặt tại trang trại điện mặt trời, trạm điện hoặc khu công nghiệp có thể chấp nhận kích thước lớn hơn nếu đổi lại là chi phí đầu tư hợp lý, tuổi thọ cao và độ an toàn tốt.

Do đó, pin kẽm có thể hình thành một thị trường riêng thay vì phải cạnh tranh trực tiếp với lithium-ion trong mọi ứng dụng.

Iron-air: hướng tới lưu trữ điện trong nhiều ngày

Nếu sodium-ion tập trung vào bài toán chi phí và nguyên liệu, iron-air battery lại hướng tới một vấn đề khác: lưu trữ điện trong thời gian rất dài.

Công nghệ này sử dụng sắt, không khí và chất điện phân để thực hiện quá trình lưu trữ năng lượng. Một trong những hướng phát triển đáng chú ý là các hệ thống có khả năng cung cấp điện trong khoảng 100 giờ.

Khác với pin dành cho smartphone hoặc xe điện, iron-air không đặt mục tiêu đạt mật độ năng lượng cao nhất.

Mục tiêu lớn hơn là tạo ra một giải pháp có thể hỗ trợ cân bằng lưới điện và dự phòng năng lượng trong thời gian dài, đặc biệt khi tỷ trọng điện mặt trời và điện gió ngày càng tăng.

Khi nguồn điện tái tạo phụ thuộc vào thời tiết, hệ thống điện sẽ cần những công nghệ có thể lưu trữ năng lượng không chỉ trong vài giờ mà còn trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày.

Flow battery: không chạy đua về mật độ năng lượng

Một hướng đi khác là flow battery – pin dòng, công nghệ được phát triển chủ yếu cho các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Khác với pin lithium-ion truyền thống, năng lượng trong flow battery được lưu trữ trong các dung dịch điện phân nằm trong những bồn chứa bên ngoài cell pin.

Cấu trúc này mang lại một ưu điểm quan trọng: công suất và dung lượng có thể được thiết kế tương đối độc lập.

Nhờ đó, flow battery phù hợp với những dự án yêu cầu:

• Thời gian lưu trữ dài.

• Số chu kỳ sạc-xả lớn.

• Hoạt động ổn định trong thời gian dài.

• Lưu trữ năng lượng quy mô lớn.

Tuy nhiên, hệ thống flow battery thường cồng kềnh hơn lithium-ion và không phù hợp với những ứng dụng yêu cầu trọng lượng thấp như điện thoại hoặc xe điện.

Không phải công nghệ nào cũng muốn “đánh bại” lithium-ion

Một trong những cách nhìn chưa đầy đủ về thị trường pin là cho rằng sẽ xuất hiện một công nghệ duy nhất thay thế lithium-ion.

Thực tế có thể hoàn toàn khác.

Thị trường đang tiến tới mô hình đa công nghệ pin, trong đó mỗi loại hóa học đảm nhiệm một nhóm nhu cầu khác nhau.

Như vậy, lithium-ion có thể mất dần vị thế độc quyền nhưng chưa có dấu hiệu biến mất.

BESS sẽ là chiến trường quan trọng của pin giá rẻ

Một trong những lĩnh vực có thể thúc đẩy nhanh quá trình thương mại hóa các công nghệ pin mới là Battery Energy Storage System – BESS.

Không giống smartphone hay xe điện, BESS không nhất thiết phải đạt mật độ năng lượng cực cao.

Một hệ thống lưu trữ cố định có thể ưu tiên:

Chi phí thấp → tuổi thọ dài → an toàn cao → nhiều chu kỳ → thời gian lưu trữ dài.

Đây chính là khoảng trống để sodium-ion, zinc-based, iron-air và flow battery tìm kiếm thị phần.

Đặc biệt, khi điện mặt trời và điện gió phát triển, nhu cầu lưu trữ năng lượng trong thời gian dài sẽ ngày càng rõ rệt. Những công nghệ có thể cung cấp điện trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày có khả năng đóng vai trò quan trọng trong quá trình ổn định hệ thống điện.

Pin giá rẻ có thể thay thế lithium-ion?

Câu trả lời hiện tại là chưa.

Lithium-ion vẫn sở hữu lợi thế rất lớn về quy mô sản xuất, chuỗi cung ứng, cơ sở hạ tầng và kinh nghiệm thương mại hóa.

Ngay cả sodium-ion – một trong những ứng viên sáng giá nhất – vẫn phải tiếp tục cải thiện mật độ năng lượng, mở rộng quy mô sản xuất và chứng minh khả năng cạnh tranh về tổng chi phí với LFP.

Tuy nhiên, điều đang thay đổi rất rõ là thị trường pin không còn phụ thuộc vào một hóa học duy nhất.

Khi sodium-ion, pin kẽm, iron-air và flow battery tiếp tục được phát triển, các nhà sản xuất sẽ có thêm nhiều lựa chọn để thiết kế hệ thống theo từng nhu cầu cụ thể.

Kỷ nguyên đa công nghệ pin đang hình thành

Cuộc cách mạng tiếp theo của ngành pin có thể không phải là việc một công nghệ duy nhất đánh bại lithium-ion.

Thay vào đó, thị trường có thể bước vào kỷ nguyên đa công nghệ, nơi lithium-ion, sodium-ion và các hệ thống lưu trữ thế hệ mới cùng tồn tại.

Với xe điện, mật độ năng lượng và trọng lượng vẫn là những yếu tố then chốt. Nhưng với BESS, điện mặt trời, điện gió, trung tâm dữ liệu và lưới điện, bài toán lại tập trung nhiều hơn vào chi phí/kWh, tuổi thọ, độ an toàn và thời gian lưu trữ.

Chính sự khác biệt về yêu cầu ứng dụng đang mở cánh cửa cho những công nghệ từng được xem là giải pháp thay thế tiến vào thị trường thương mại.

Kết luận

Lithium-ion có thể chưa mất ngôi, nhưng cuộc đua giảm chi phí và đa dạng hóa công nghệ pin đã thực sự bắt đầu.

Trong những năm tới, thị trường nhiều khả năng sẽ không chỉ có một “ông vua” duy nhất. Thay vào đó, LFP, sodium-ion, zinc-based, iron-air và flow battery có thể cùng tồn tại và cạnh tranh ở những phân khúc khác nhau.

Đối với ngành lưu trữ năng lượng, đây có thể là một trong những thay đổi quan trọng nhất: không phải tìm một loại pin tốt nhất cho mọi ứng dụng, mà tìm loại pin phù hợp nhất cho từng bài toán.

-----------------------------------------------------------------------------