- Nhắm tới nhu cầu hệ thống lưu trữ năng lượng đang tăng trên toàn cầu, Northvolt đã phát triển cell sodium-ion và xác minh mật độ năng lượng vượt 160Wh/kg tại Northvolt Labs ở Västerås, Thụy Điển
- Cell sử dụng cực âm hard carbon và cực dương nền tảng Prussian White, đồng thời loại bỏ lithium, nickel, cobalt và graphite
- Northvolt cho rằng hệ hóa học này an toàn hơn, hiệu quả chi phí hơn và bền vững hơn so với NMC và LFP hiện có
- Công nghệ được phát triển cùng Altris nhấn mạnh độ an toàn ở nhiệt độ cao và chi phí thấp, phù hợp với thị trường lưu trữ năng lượng tại India, Middle East, Africa...
- Thế hệ đầu tập trung vào lưu trữ năng lượng, còn các thế hệ tiếp theo có thể mở rộng sang di động điện hiệu quả về chi phí nhờ mật độ năng lượng cao hơn
Cấu hình của cell sodium-ion 160Wh/kg
- Northvolt đã bổ sung pin sodium-ion vào danh mục cell nhằm mở rộng hệ thống lưu trữ năng lượng có hiệu quả chi phí và bền vững
- Cell này đã được xác minh tại Northvolt Labs ở Västerås, Thụy Điển với mật độ năng lượng vượt 160Wh/kg
- Northvolt cho biết cell đã được xác minh này an toàn hơn, hiệu quả chi phí hơn và bền vững hơn so với các hệ hóa học NMC nền nickel, manganese, cobalt hiện có và LFP nền iron phosphate
- Cấu hình cell như sau
- Cực âm: hard carbon
- Cực dương: cathode nền tảng Prussian White
- Vật liệu loại trừ: lithium, nickel, cobalt, graphite
- Các khoáng chất sử dụng là những vật liệu dồi dào trên thị trường toàn cầu như iron và sodium, và Northvolt đặt mục tiêu trở thành công ty đầu tiên công nghiệp hóa pin nền tảng Prussian White để đưa ra thị trường thương mại
Ưu tiên ứng dụng cho lưu trữ năng lượng và mở rộng ở các thế hệ sau
- Công nghệ sodium-ion này được phát triển cùng đối tác nghiên cứu Altris và dự kiến sẽ được dùng làm nền tảng cho các giải pháp lưu trữ năng lượng thế hệ tiếp theo của Northvolt
- Nhờ chi phí thấp và độ an toàn ở nhiệt độ cao, công nghệ này đặc biệt phù hợp với các giải pháp lưu trữ năng lượng tại những thị trường tương lai như India, Middle East, Africa
- Có thể sản xuất bằng vật liệu được thu mua tại địa phương, qua đó xây dựng năng lực sản xuất pin khu vực độc lập với chuỗi giá trị pin hiện có
- Cell sodium-ion thế hệ đầu của Northvolt chủ yếu được thiết kế cho lưu trữ năng lượng
- Các thế hệ tiếp theo có thể cung cấp mật độ năng lượng cao hơn để mở rộng sang các giải pháp di động điện hiệu quả về chi phí
- Công nghệ này bổ sung cho danh mục sản phẩm hiện có của Northvolt
- Cell pin lithium-ion cao cấp dành cho khách hàng ô tô
- Được bố trí cùng công nghệ pin lithium-metal cho hàng không và xe hiệu năng cao mà Cuberg thuộc Northvolt đang phát triển
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Mùa hè này, một công ty Pháp đã bắt đầu bán dụng cụ điện dùng pin natri-ion tại các cửa hàng vật liệu/xây dựng lớn
Thông báo của viện nghiên cứu quốc gia Pháp: https://www.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/batteries-sodium-ion-une-pre...
Dụng cụ điện: https://www.leroymerlin.fr/produits/outillage/outillage-elec...
Tiếc là về hiệu suất Wh/kg, tôi chỉ tìm được một bài nói rằng năm 2017 chính công ty này đã có thể làm cell 90Wh/kg, nhưng dù sao đây vẫn là sản phẩm đang được bán thật chứ không chỉ là lời hứa
Bài này giải thích thế mạnh của công ty không phải mật độ năng lượng cao, mà là sạc nhanh, chẳng hạn sạc đầy trong chưa đến 10 phút
https://www.ecinews.fr/fr/tiamat-energy-lance-la-production-...
Họ nói natri sạc nhanh hơn lithium 10 lần, an toàn hơn nhờ nhiệt độ vận hành thấp, và số chu kỳ sạc có thể nhiều hơn lithium tới 5 lần
Ngoài ra, natri phổ biến và dễ tiếp cận hơn trên Trái Đất, đồng thời tác động môi trường của quá trình xử lý cũng nhỏ hơn
Vì vậy đây không hoàn toàn là cùng một công nghệ
Vanadium có giá tương tự nickel và trữ lượng lớn hơn, nhưng sản lượng hằng năm hiện thấp hơn nhiều, nên triển vọng tài nguyên dài hạn vẫn chưa rõ
CATL cũng tuyên bố dùng natri ferrocyanide, tức “Prussian white”, nhưng vì lý do nào đó họ vẫn pha lithium cho pin ô tô
Nhìn một cách hoài nghi thì lithium có thể được dùng để ổn định đặc tính chu kỳ bất lợi của natri; còn nhìn lạc quan thì hiện tại lithium có thể rẻ hơn nhờ kinh tế quy mô
https://web.archive.org/web/20231121142135/https://www.cnrs....
https://web.archive.org/web/20231121142300/https://www.leroy...
Chắc là tôi ngốc khi lại kỳ vọng điều đó
Theo https://www.epectec.com/batteries/cell-comparison.html, 160Wh/kg là mật độ tương đương Li-po hoặc lithium-ion
Hóa học pin này hấp dẫn ở chỗ được làm từ vật liệu phổ biến, ổn định hơn và an toàn hơn lithium
Vì thông cáo báo chí không nhắc đến, tôi cho rằng nó không cạnh tranh được về mật độ năng lượng theo lít
Wikipedia cũng có bảng so sánh, nhưng không rõ chính xác và cập nhật đến đâu: https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium-ion_battery#Comparison
Trong khi đó lithium chỉ khoảng 0,002%
Với cell đang sản xuất thương mại hiện nay, Li-po có thể đạt trên 200Wh/kg, còn lithium-ion cũng có thể trên 250Wh/kg
Tôi không phải chuyên gia, nên nếu sai thì mong được sửa
Nhìn bề ngoài có vẻ không phải hy sinh mật độ năng lượng, và điều này thật sự rất lớn
Trung Quốc đang thống trị thị trường graphite và giờ cũng đã áp dụng kiểm soát xuất khẩu
Nếu tôi nhớ đúng thì hiện nay phần lớn pin lithium và natri đều dùng cực dương graphite dưới một dạng nào đó; việc Northvolt dùng hard carbon có thể là lợi thế rất lớn trong giảm chi phí và rủi ro chuỗi cung ứng
Tôi không biết gì về cực âm Prussian White mới, nên đang chờ phân tích của chuyên gia về cực dương và cực âm của Northvolt
Công bố của Northvolt hơi thận trọng về việc hiện có gì có thể bán được thật sự, nhưng nếu có vẻ đang đi vào sản xuất thì đó là tín hiệu tốt
Các hệ lưu trữ năng lượng cho cả căn nhà kiểu PowerWall đang có traction, và pin quy mô điện lưới đã thay đổi cách nhìn về việc thế nào là “đủ tốt”
Nếu có thể trải ra trên 1–3 acre thì mật độ tối đa không quan trọng, nên có lẽ họ sẽ nhắm các ứng dụng kiểu này trước
Nhu cầu lưu trữ pin lớn tại chỗ cho trạm sạc xe điện cũng có vẻ là một trong các yếu tố hạn chế việc triển khai trạm sạc mới; nhu cầu vượt đỉnh tức thời có thể được bù bằng máy phát diesel tại chỗ như ở một số trạm dừng tại California, hoặc xử lý bằng bank pin
Tôi cho rằng cách sau tốt hơn về hiệu suất năng lượng và bảo trì
Tôi nhớ đến câu đùa “Shin, đây là tuần thứ 7 liên tiếp có phát minh pin mới được công bố”
Nhưng nói nghiêm túc, tôi không hiểu vì sao lại có nhiều tiêu đề na ná nhau về pin đến vậy
Cần những bài không chỉ nói lúc vừa phát minh, mà còn tiếp tục theo dõi các công nghệ này sau đó thực sự tiến triển ra sao
Cũng có tin từ Trung Quốc: https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
Không phụ thuộc vào công bố của Northvolt, mật độ năng lượng không tốt nên không gây ồn ào lớn, nhưng chi phí có vẻ thấp hơn nhiều
Sản xuất hàng loạt không thực tế, hoặc quá đắt với người dùng, hoặc quá ít chu kỳ sạc, hoặc không cấp đủ dòng, hoặc thiếu ổn định nhiệt ở nhiệt độ thấp/cao, hoặc mật độ năng lượng không đủ cao để mang theo, hoặc tuổi thọ ngắn, hoặc sạc chậm, hoặc vật liệu quá độc hại, hoặc nguy cơ cháy nổ cao, hoặc mức tiến bộ quá nhỏ, hoặc đã thử từ 20 năm trước nhưng không thành, hoặc đến lúc ra mắt thì lithium-ion cũng đã tiến bộ tương đương
Tôi thắc mắc ưu điểm của pin natri là gì
Pin liên quan đến việc ion di chuyển giữa các điện cực; ion natri lớn hơn nhiều nên trong lúc sạc, biến dạng thể tích của điện cực lớn hơn, và kết quả có vẻ sẽ là mật độ thấp hơn cũng như ít chu kỳ sạc hơn so với sản phẩm tương ứng dùng lithium
Nó có vẻ không tối ưu cho cả điện lưới lẫn ứng dụng di động; ứng dụng duy nhất tôi thấy được là các món dùng một lần rất rẻ, mà đó không phải tín hiệu tốt cho môi trường
Nhược điểm là mật độ năng lượng hơi thấp và hiệu suất cũng kém hơn một chút
CATL đã sản xuất pin natri-ion một thời gian, và cho đến nay có vẻ chủ yếu được dùng trong xe điện giá rẻ ở Trung Quốc
Chúng vẫn chưa xuất hiện nhiều ở thị trường châu Âu hoặc Bắc Mỹ; một lý do có thể là ngoài Trung Quốc vẫn còn thiếu nhà máy pin natri-ion
Có vẻ Northvolt đang muốn thay đổi điều đó
Nó sẽ cạnh tranh với các hệ hóa học pin khác như LFP, và có lẽ chủ yếu dùng cho ô tô giá rẻ và lưu trữ điện lưới
Vì rẻ hơn, an toàn hơn và trọng lượng không quan trọng
Nhưng với ô tô thì có thể vẫn chưa ổn lắm, vì nặng hơn
Thiếu các lựa chọn rẻ hơn và dễ sản xuất hơn, dù phải hy sinh một số đặc tính
Trên HN hiện có một chủ đề riêng về việc giới hạn sạc pin lithium-ion ở mức 20–80% dung lượng
Tôi thắc mắc liệu pin dựa trên hóa học natri-ion có giới hạn hoặc khuyến nghị kiểu này không
Với ắc quy chì-axit và AGM, không khuyến nghị xả xuống dưới 50% dung lượng
Cuối cùng cũng có một đổi mới về pin đến từ châu Âu, thật đáng mừng
Điều này đem lại hy vọng rằng châu Âu vẫn có thể tiếp tục đóng vai trò trong lĩnh vực năng lượng pin và ô tô
John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham, Akira Yoshino nhận giải vì “phát triển pin lithium-ion”
[0]: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/
Giữa BYD Dolphin, Kia eNiro và VW ID.3, ngoài mức giá ra thì khác biệt thực chất không lớn
Động cơ đốt trong từng là yếu tố tạo khác biệt, nhưng giờ thì đã biến mất
Bài báo nghiên cứu gốc có vẻ là nền tảng của phát triển này được xuất bản năm 2015; có thể xem trên sci-hub bằng cách dán tiêu đề: “Rhombohedral Prussian White as Cathode for Rechargeable Sodium-Ion Batteries”
Điểm đáng chú ý là đây là dự án được ARPA-E hỗ trợ và một phần nghiên cứu được thực hiện tại Lawrence Berkeley National Labs
Vì họ đang tìm một cấu hình tương thích với công nghệ sản xuất pin hiện có, nên nó gần với nghiên cứu ứng dụng hơn là nghiên cứu cơ bản
Bài báo giải thích rằng nồng độ Na cao giải quyết vấn đề thiếu natri trước đây, và có thể lắp ráp trực tiếp với cực dương carbon cứng để tạo thành cell hoàn chỉnh, nên điều này quan trọng đối với việc sản xuất pin sodium-ion có khả năng mở rộng, tương thích với hạ tầng pin lithium-ion hiện nay
Từ lúc công bố kết quả nghiên cứu đến phát triển thương mại và sản phẩm có thể giao hàng mất khoảng 8 năm, nhưng không rõ các quỹ đầu tư mạo hiểm có xem đây là thời gian thu hồi vốn chấp nhận được hay không
Trung Quốc dự kiến sẽ đưa nhiều pin sodium-ion vào sản xuất từ năm nay
Với tôi, số chu kỳ sạc và chi phí quan trọng hơn trọng lượng và mật độ của pin
Có như vậy mới có thể đẩy lùi, về mặt giá cả, các nguồn phát điện thải nhiều carbon hơn
https://carnewschina.com/2023/11/20/sodium-ion-batteries-are...
Các ưu điểm được quảng cáo bằng những câu chữ vô tình khá hài hước, gồm an toàn tốt hơn, số chu kỳ như LiFePo, dung lượng tốt hơn nhiều ở nhiệt độ thấp, bảo vệ môi trường, v.v.
Có lẽ cần phải nghe với rất nhiều hoài nghi
Giá cũng đắt hơn khoảng 50% so với LiFePo
Nhiều hình ảnh sản phẩm có cảnh mùa đông ngoài trời, nên hiệu năng ở nhiệt độ rất thấp có vẻ là điểm bán hàng chính
Sodium-ion khó có thể tác động lớn đến thị trường đó cho đến khi giá giảm xuống dưới LFP
Đây là một bước tiến tốt, nhưng vẫn còn xa mức gần 3,5kWh mà pin nhiên liệu natri kim loại có thể đạt được
Một thiết bị như vậy được mô tả trong bằng sáng chế đã hết hạn US3730776A, và có bản sao tại đây: https://orgpad.com/file/DrCoHGH6xJJqraDeusqrtS?token=D6S5Bow...
Có thể chế tạo một thiết bị tương tự tạo ra dòng điện ngay trong gara
Trên khắp thế giới, rất nhiều điện mặt trời và điện gió đang bị bỏ phí vì không có cách lưu trữ kinh tế
Lần cuối tôi kiểm tra, pin LiFePO4 có giá hơn 100 USD/kWh, một Powerwall thực dụng thì có giá ngang một chiếc xe nhỏ và cũng có rủi ro cháy lớn
Rất cần những loại pin rẻ, không độc, không cháy và có thể triển khai quy mô lớn ngoài ô tô, drone và điện thoại
Loại pin được công bố có vẻ có thể đáp ứng các điều kiện đó
https://cuberg.net/
Sodium-ion là công nghệ nhắm tới chi phí thấp cho các ứng dụng cố định, nơi trọng lượng và kích thước ít quan trọng hơn, tức hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện
Quá nhiều tính từ
Họ nói là hiệu quả chi phí hơn, tốt hơn cái này cái kia, nhưng hoàn toàn không có thông tin tốt hơn bao nhiêu và so với cái gì
Chắc giờ đây sẽ bắt đầu có các bài báo và video YouTube kiểu “có thể xuất hiện trong chiếc EV tiếp theo sớm hơn bạn nghĩ”
CATL cũng từng tuyên bố 160Wh/kg cách đây 2 năm, nhưng sản phẩm thực tế họ làm có lẽ nhiều khả năng gần 120Wh/kg hơn
Không có thông tin về chu kỳ sạc, và “an toàn ở nhiệt độ cao” cũng kém thú vị hơn thông số về dải nhiệt độ vận hành thực tế