Triển khai các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện thường đồng nghĩa với việc phải đối mặt với một đối thủ đặc biệt khó chịu: nhiệt độ cực cao.
Để ngăn các nhà máy pin lithium-ion quá nóng, thậm chí cháy hoặc mất kiểm soát nhiệt, các doanh nghiệp năng lượng phải tiêu tốn lượng điện đáng kể để vận hành những hệ thống điều hòa công suất lớn. Đây là một vòng luẩn quẩn vừa tốn kém vừa làm giảm hiệu quả của chính hệ thống lưu trữ điện.
Công ty Syntropic Power và UNIGRID Inc. cho rằng họ có thể đưa ra một hướng đi khác, bắt đầu từ một nguyên tố quen thuộc có nhiều điểm tương đồng với thành phần chính trong muối ăn: natri.
Hai công ty vừa công bố quan hệ đối tác lớn nhằm thương mại hóa công nghệ pin sodium chromium oxide (NaCrO₂ - NCO) độc quyền của UNIGRID tại Bắc Mỹ, với mục tiêu triển khai tổng công suất lưu trữ lên tới 1 GWh trong năm 2027.
Công nghệ này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ hệ thống lưu trữ năng lượng cho hộ gia đình, nhà máy điện ảo (VPP) cho tới các hệ thống lưu trữ điện cố định quy mô lớn phục vụ lưới điện.
Sự khác biệt về hóa học giữa pin natri và pin lithium
Mặc dù pin lithium-ion đã được thương mại hóa từ những năm 1990, công nghệ pin natri-ion phát triển chậm hơn đáng kể.
Hệ thống lưu trữ năng lượng natri-ion đầu tiên được lắp đặt tại Trung Quốc vào năm 2019, trước khi mẫu xe điện đầu tiên sử dụng công nghệ này xuất hiện vào cuối năm 2023.
Dù đạt được một số bước tiến, pin natri-ion vẫn chỉ chiếm dưới 1% tổng sản lượng pin toàn cầu trong năm 2025, thấp hơn rất nhiều so với công nghệ lithium-ion.
Trong bối cảnh các trung tâm dữ liệu AI ngày càng gây áp lực lên lưới điện khu vực và các hiện tượng thời tiết cực đoan xuất hiện thường xuyên hơn, các nhà vận hành năng lượng cần những hệ thống lưu trữ có thể hoạt động ổn định ngay cả trong các đợt nắng nóng.
Đây chính là điểm mà công nghệ NCO hướng tới, nhờ độ ổn định nhiệt cao và khả năng cung cấp công suất lớn.
Công nghệ natri-ion của UNIGRID sử dụng vật liệu cực âm dựa trên chromium theo cấu trúc NCO. Đây là điểm khác biệt so với một số công nghệ natri-ion khác như sodium nickel iron manganese oxide (NFM) hay sodium iron pyrophosphate (NFPP).
Kết quả thử nghiệm độc lập tại Trung tâm Phát triển Pin của Viện Công nghệ (RIT), một cơ sở được ISO công nhận, cho thấy một đặc tính đáng chú ý.
Các cell NCO dung lượng 210 Ah của UNIGRID thể hiện đặc tính thu nhiệt trong quá trình sạc. Nói cách khác, phản ứng hóa học bên trong pin hấp thụ nhiệt thay vì liên tục giải phóng nhiệt ra môi trường xung quanh.
Kết hợp đặc tính này với hiệu suất năng lượng hai chiều ở cấp cell đạt 97,9% và độ ổn định nhiệt cao trong các bài thử nghiệm điều kiện khắc nghiệt, công nghệ này có khả năng duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định mà không cần phụ thuộc quá nhiều vào hệ thống làm mát cơ học.
Các cell natri-ion 210 Ah có thể đạt công suất xả lên tới 218 Ah.
Trong thử nghiệm độ bền, cell duy trì hơn 99% dung lượng sau 1.000 chu kỳ xả đầy, đồng thời tiếp tục thể hiện khả năng hấp thụ nhiệt trong quá trình sạc.
Theo Syntropic, những đặc tính đã được kiểm chứng này cho phép công ty tối ưu hóa thiết kế sản phẩm, trong đó có nền tảng GridSpan, để vận hành an toàn và hiệu quả ở quy mô lưới điện mà không cần các hệ thống làm mát cơ học phức tạp.
Thương mại hóa công nghệ
Các thử nghiệm tiếp theo tiếp tục cho thấy cell NCO duy trì độ ổn định nhiệt cao ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt.
Công nghệ này cũng đã đạt được những chứng nhận an toàn và vận chuyển quan trọng, tạo điều kiện để các cell được thương mại hóa, vận chuyển và tích hợp vào những hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện.
Matt Huber, Giám đốc công nghệ của Syntropic Power, cho biết hóa học NCO của UNIGRID kết hợp hiệu suất năng lượng hai chiều cao, khả năng cung cấp công suất lớn, tuổi thọ chu kỳ tốt và đặc tính an toàn nhiệt khác biệt. Đây là nền tảng để Syntropic phát triển hệ thống GridSpan có thể vận hành mà không cần làm mát chủ động.
Syntropic đã nhận lô cell NCO đầu tiên từ UNIGRID để tiếp tục phát triển danh mục sản phẩm lưu trữ năng lượng cố định.
Quá trình thương mại hóa sẽ bắt đầu với Tenet, hệ thống lưu trữ gắn tường được thiết kế chú trọng đến an toàn, phục vụ hộ gia đình, các cơ sở thương mại quy mô nhỏ và hệ thống nhà máy điện ảo.
Công nghệ này đồng thời được tích hợp vào GridSpan, nền tảng DC dạng mô-đun dành cho các ứng dụng năng lượng quy mô lớn, với thời gian xả có thể linh hoạt từ 20 phút đến 20 giờ.
Một lợi thế khác của pin natri là nguồn nguyên liệu.
Thay vì phụ thuộc vào những vật liệu như lithium và cobalt, công nghệ NCO sử dụng các nguyên liệu phổ biến và phân bố rộng hơn như natri và chromium. Điều này có thể giúp các nhà sản xuất giảm mức độ phơi nhiễm trước những biến động giá do địa chính trị cũng như nguy cơ thiếu hụt nguyên liệu.
Nếu quá trình thương mại hóa diễn ra đúng kế hoạch, công nghệ của UNIGRID không chỉ cung cấp thêm một lựa chọn thay thế lithium-ion mà còn có thể chứng minh một hướng tiếp cận khác cho ngành lưu trữ năng lượng: hệ thống pin bền bỉ không nhất thiết phải tiêu tốn nhiều điện để tự làm mát.
Theo IE
