Tại một khu đất cạnh trang trại điện mặt trời ở ngoại ô Denver, bang Colorado, một container màu trắng trông khá bình thường nhưng nặng tới hơn 110.000 pound đang được vận hành thử nghiệm. Bên trong container là hệ thống pin đủ khả năng cung cấp điện cho khoảng 2.700 hộ gia đình trong bốn giờ.
Hệ thống này được phát triển bởi Peak Energy, một công ty khởi nghiệp đặt trụ sở tại Mỹ. Điểm đáng chú ý là các bộ pin được chế tạo từ natri, loại nguyên tố có trong muối ăn, kết hợp với carbon cứng và nhiều vật liệu phổ biến khác.
Công nghệ này khác biệt với các dòng pin lithium-ion vốn đang phụ thuộc nặng nề vào chuỗi cung ứng nguyên liệu và sản xuất có thị phần lớn tại Trung Quốc.
Ông Cameron Dales, đồng sáng lập Peak Energy, cho biết pin dùng natri của công ty không sử dụng khoáng sản được xếp vào nhóm vật liệu chiến lược và điều này giúp giảm nguy cơ bị gián đoạn nguồn cung.
Công nghệ pin natri-ion hiện có mật độ năng lượng thấp hơn so với pin lithium-ion truyền thống, tuy nhiên các chỉ số này đang được cải thiện nhanh chóng.
Pin natri-ion có ưu điểm là rủi ro cháy nổ thấp hơn và theo Peak Energy, mẫu pin NFPP do doanh nghiệp này phát triển không cần dùng đến hệ thống làm mát chủ động. Đây là yếu tố giúp giảm chi phí đáng kể so với các hệ thống lưu trữ pin lithium-ion.
Sự xuất hiện của pin natri-ion đang mở ra cơ hội hình thành một chuỗi cung ứng mới ít phụ thuộc vào Trung Quốc hơn.
Hiện nay, Trung Quốc giữ vị trí gần như chi phối toàn bộ chuỗi cung ứng pin lithium-ion, từ sản xuất khoảng 80% lượng pin toàn cầu đến kiểm soát hầu hết nguồn graphite tinh chế phục vụ sản xuất pin và khoảng 70% nguồn cung lithium thế giới, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế.
Tình trạng phụ thuộc này đã khiến Mỹ phải xây dựng chiến lược giảm rủi ro về an ninh năng lượng. Trong bối cảnh nhu cầu điện tại Mỹ tăng nhanh, các hệ thống lưu trữ năng lượng dùng pin natri-ion của Peak Energy được xem là giải pháp bổ sung quan trọng.
Theo số liệu của Wood Mackenzie, pin natri-ion mới chỉ chiếm dưới một phần trăm sản lượng pin cho xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tĩnh trong năm vừa qua. Tuy nhiên, tỷ lệ này được dự báo tăng lên khi thị trường ngày càng tin tưởng vào công nghệ mới.
Peak Energy hiện được hậu thuẫn bởi quỹ đầu tư Xora Innovation thuộc Temasek của Singapore và TDK Ventures.
Công ty cam kết cung cấp tối đa 4,75 gigawatt giờ hệ thống lưu trữ sử dụng pin natri-ion cho Jupiter Power, một trong những doanh nghiệp vận hành hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn tại Mỹ, từ nay đến cuối năm 2030.
Doanh nghiệp này vận hành một dây chuyền sản xuất thử nghiệm tại California và có kế hoạch xây dựng thêm một nhà máy mới với công suất khoảng 4 gigawatt giờ trong năm nay.
Ông Brandon Kelly, Phó Chủ tịch phụ trách kỹ thuật cell pin của Peak, cho biết quy trình sản xuất pin natri-ion tương đồng với cách chế tạo pin LFP, do đó doanh nghiệp có thể mở rộng quy mô nhanh chóng.
Các cell pin của Peak hiện được sản xuất tại châu Á và nhập khẩu vào Mỹ để lắp ráp. Đại diện Peak không tiết lộ cụ thể địa điểm nhà máy.
Theo các chuyên gia trong ngành, nhiều doanh nghiệp Trung Quốc đang dẫn đầu quá trình thương mại hóa pin natri-ion. Tập đoàn CATL đã giới thiệu mẫu pin natri-ion thương mại đầu tiên dành cho xe điện vào năm ngoái.
Trong khi đó, LG Energy Solution của Hàn Quốc được cho là đang xây dựng dây chuyền sản xuất thử nghiệm pin natri-ion tại thành phố Nam Kinh, Trung Quốc.
Sự hợp tác giữa Peak Energy với đối tác ở châu Á cho thấy bài toán khó mà Mỹ phải đối mặt trong lĩnh vực năng lượng sạch. Các quy định thuế liên bang tại Mỹ ưu tiên sản phẩm không sử dụng vật liệu từ Trung Quốc và cấm các nhà sản xuất công nghệ xanh thuộc Trung Quốc hoạt động tại Mỹ hưởng ưu đãi thuế.
Peak Energy cho biết công ty đang hoàn thiện chuỗi cung ứng nội địa phù hợp với quy định và dự kiến sẽ chuyển sang sử dụng nhà cung cấp trong nước vào năm 2027.
Ông Dales nhận định chuỗi cung ứng do Hàn Quốc xây dựng tại Mỹ trong thời gian gần đây là nền tảng quan trọng mà Peak Energy sẽ tận dụng để sản xuất cell pin natri-ion NFPP trong tương lai.
Dù vậy, ông cũng thừa nhận chuỗi cung ứng pin natri-ion của Mỹ vẫn phụ thuộc khá nhiều vào doanh nghiệp Trung Quốc ở khâu tinh chế nguyên liệu.
Ông Dales cho biết Mỹ đang thiếu mắt xích tinh luyện và hiện có nhiều dự án chuẩn bị hình thành trong nước, tuy nhiên các nhà máy này vẫn chưa đi vào vận hành.
Peak Energy đang nỗ lực tiến vào thị trường mà nhiều doanh nghiệp Mỹ trước đó chưa thể thành công. Natron Energy từng lên kế hoạch xây dựng một nhà máy gigafactory trị giá khoảng 1,4 tỉ USD tại North Carolina nhưng đã hủy bỏ và tuyên bố đóng cửa hai nhà máy tại Michigan và California.
Bedrock Materials cũng ngừng hoạt động vào tháng tư do gặp thách thức thị trường và mô hình kinh doanh không còn phù hợp.
Ông Dales cho biết, Peak Energy dự kiến đạt dòng tiền dương từ năm 2028 nếu tiến độ ký kết hợp đồng được duy trì. Tuần trước, công ty đã ký thỏa thuận cung cấp 1,5 gigawatt giờ hệ thống lưu trữ pin cho Energy Vault, một nhà cung cấp hạ tầng năng lượng phục vụ lĩnh vực trí tuệ nhân tạo.
Peak Energy đã huy động được 55 triệu USD trong vòng gọi vốn đầu tiên vào tháng bảy năm 2024 với sự tham gia của TDK Ventures và Eclipse. Ông Dales cho biết công ty hướng đến việc niêm yết cổ phiếu trong tương lai gần.
Trong bối cảnh Trung Quốc tiếp tục củng cố vị thế trong chuỗi cung ứng lithium và Mỹ đẩy mạnh chiến lược giảm phụ thuộc vào vật liệu chiến lược từ nước ngoài, công nghệ pin thay thế như natri-ion được đánh giá sẽ ngày càng thu hút sự quan tâm tại Mỹ.
Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng nước này cần thêm nguồn lực và hỗ trợ chính sách để xây dựng chuỗi cung ứng hoàn chỉnh và tăng sức cạnh tranh cho ngành công nghệ xanh nội địa.
Ông Edward McGlone, Giám đốc phụ trách quan hệ chính phủ của Peak Energy, nhận định Trung Quốc đang có lợi thế lớn nhưng điều này không phải là rào cản không thể vượt qua. Ông cho rằng Mỹ cần chiến lược phù hợp và đầu tư đúng hướng nếu muốn giành lợi thế trong cuộc đua công nghệ mới.
